Различают благоприятные, средние, неблагоприятные и особо неблагоприятные условия расположения коллектора. Под благоприятными условиями понимают бассейн с плоским рельефом (средний уклон поверхности менее 0,005) и площадь не более 150 га. Средние условия: бассейн с плоским рельефом и площадью более 150 га или коллектор, проходящий по тальвегу с уклоном менее 0,02 и площадью бассейна менее 150 га. Неблагоприятными считаются условия, когда коллектор проходит в нижней части склона и площадь его бассейна превышает 150 га или коллектор проходит по тальвегу с крутыми склонами. Особо неблагоприятные условия, когда коллектор отводит воду из замкнутого пониженного места (котловины).

Таблица 2.3 Периоды однократного превышения расчетной интенсивности дождя С для населенных пунктов

Условия расположения коллекторов	Период Р (в годах) при q20, л/(с. га)
	60	60-80	80-120	120-200
На проездах местного назначения:
благоприятные и средние	0,33-0,5	0,33-1	0,5-1	1,2
неблагоприятные	0,5-1	1-1,5	1-2	2-3
особо не благоприятные	2-3	2-3	3-5	5-10
На магистральных улицах
благоприятные	0,33-0,5	0,33-1	0,5-1	1-2
Средние	0,5-1	1-1,5	1-2	2-3
неблагоприятные	2-3	2-3	3-5	5-10
особо не благоприятные	3-5	3-5	5-10	10-20

Таблица 2.4 Периоды однократного превышения расчетной интенсивности дождя С для территории промышленных предприятий при площади стока до 200 га

Режим технологических процессов предприятий	Период Р (в годах) при q20, л/(с. га)
	70	70-100	более 100
Не нарушается	0, 33-0, 5	0, 5-1	2
нарушается	0, 5-1	1-2	3-5

Период однократного переполнения сети для населенных мест принимают в зависимости от характера канализуемого объекта (магистральные улицы, центральные площади), топографических особенностей местности, площади бассейна и интенсивности стока по табл. 2.3., а для промышленных предприятий - по табл. 2. 4 [20].

2.6.3 Расчетный расход дождевых вод

Чтобы рассчитать дождевую сеть, прежде всего необходимо определить расчетный расход дождевых вод. Для этого надо установить зависимость между расчетной интенсивностью и расчетной продолжительностью дождя [32].

Формулу выбирают в зависимости от района, для которого проектируют водостоки. Расход дождевых вод, л/с, следует определять по методу предельных интенсивностей по формуле:

(2.3)

где z_mid - среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока;

А - параметр, определяемый по формуле (2.5);

n - показатель степени, зависящий от климатических условий и определяемый по приложению 2;

F - расчетная площадь стока, равная всей площади стока или части се, дающей максимальный расход стока, га;

t_r- расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания дождевых вод по поверхности и трубам до расчетного участка, мин

Расчетный расход дождевых вод для гидравлического расчета дождевых сетей q_cal, л/с, следует определять по формуле:

(2.4)

где в -- коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения напорного режима и определяемый по табл.

Таблица 2.5

Показатель степени n	<0,4	0,5	0,6	>0,7
Значение коэффициента в	0,8	0,75	0,7	0,65

Параметры А и n надлежит определять по результатам обработки многолетних записей самопишущих дождемеров, зарегистрированных в данном конкретном пункте. При отсутствии обработанных данных допускается параметр А определять по формуле:

(2.5)

где q₂₀ - интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности продолжительностью 20 мин при С = 1 год, определяемая по приложению 1;

n - показатель степени, определяемый по приложению 2;

т_r - средние количество дождей за год, принимаемое по приложению 2;

С - период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, принимается по табл. 2. 3 и 2. 4;

г -- показатель степени, принимаемый по приложению 2.

Расчетную продолжительность протекания дождевых вод по поверхности и трубам t_r, мин, следует принимать по формуле

(2.6)

где t_con - продолжительность протекания дождевых вод до уличного лотка или при наличии дождеприемников в пределах квартала до уличного коллектора (время поверхностной концентрации), мин;

t_can - то же, по уличным лоткам до дождеприемника (при отсутствии их в пределах квартала);

t_p - то же, по трубам до рассчитываемого сечения.

Время поверхностной концентрации дождевого стока следует определять по расчету или принимать в населенных пунктах при отсутствии внутриквартальных закрытых дождевых сетей равным 5 - 10 мин или при наличии их равным 3 - 5 мин.

При расчете внутриквартальной канализационной сети время поверхностной концентрации надлежит принимать равным 2 - 3 мин.

Продолжительность протекания дождевых вод по уличным лоткам t_can, мин, следует определять по формуле:

(2.7)

где l_can - длина участков лотков, м;

v_can - расчетная скорость течения на участке, м/с.

Продолжительность протекания дождевых вод по трубам до рассчитываемого сечения t_p, мин, следует определять по формуле:

(2.8)

где l_р - длина расчетных участков коллектора, м;

v_p - расчетная скорость течения на участке, м/с.

Среднее значение коэффициента стока z_mid следует определять как средневзвешенную величину в зависимости от коэффициентов z, характеризующих поверхность и принимаемых по табл.

Таблица 2.6

Поверхность	Коэффициент z
Кровля зданий и сооружений, асфальтобетонные покрытия дорог	Принимается по табл.
Брусчатые мостовые и черные щебеночные покрытия дорог	0,224
Булыжные мостовые	0,145
Щебеночные покрытия, не обработанные вяжущими	0,125
Гравийные садово-парковые дорожки	0 09
Грунтовые поверхности (спланированные)	0,064
Газоны	0,038

Примечание. Указанные значения коэффициента z допускается уточнять по местным условиям на основании соответствующих исследований.

Таблица 2.7

Параметр А	Коэффициент z для водонепроницаемых поверхностей
300	0,32
400	0,30
500	0,29
600	0,28
700	0,27
800	0,26
1000	0,25
1200	0,24
1500	0,23

2.6.4 Регулирование расхода дождевых вод

Для регулирования расхода поверхностного стока с территории промышленного предприятия во многих случаях более предпочтительно устройство аккумулирующих емкостей по сравнению с устройством регулирующих резервуаров [21].

При накоплении стока в аккумулирующей емкости происходит усреднение его состава, а при последующем выдерживании перед опорожнением удаление из стока основной массы нерастворенных примесей.

Рабочий объем аккумулирующей емкости W в м³ определяется по формуле:

(2.9)

где h - максимальный слой осадков за дождь в мм, сток от которого аккумулируется в полном объеме;

F - расчетная площадь стока, равная всей площади стока или части се, дающей максимальный расход стока, га;

ш - общий коэффициент стока дождевых вод.

Величина h для промышленных предприятий первой группы принимается обычно в пределах 10-15 мм, а для предприятий второй группы равной среднему суточному максимуму осадков.

Коэффициент ш определяется как средневзвешенная величина для всей площади водосбора с учетом средних значений коэффициентов стока для различного рода поверхности.

2.7 Сооружения канализационной сети

2.7.1 Смотровые колодцы

Смотровые колодцы на канализационных сетях предусматривают [22]:

-- в местах присоединений;

-- в местах изменения направления, уклонов и диаметров трубопроводов;

-- на прямых участках на расстояниях в зависимости от диаметра труб: 150 мм -- 35 м, 200 - 450 мм -- 50 м, 500 - 600 мм -- 75 м, 700 - 900 мм -- 100 м, 1000 - 1400 мм -- 150 м, 1500 - 2000 мм -- 200 м, свыше 2000 мм -- 250 -300 м.

Размеры в плане колодцев дождевой канализации принимают: на трубопроводах диаметром до 600 мм включ. -- диаметром 1000 мм; на трубопроводах диаметром 700 мм и более -- круглыми или прямоугольными с лотковой частью длиной 1000 мм и шириной, равной диаметру наибольшей трубы.

Высоту рабочей части колодцев на трубопроводах диаметром от 700 до 1400 мм включительно принимают от лотка трубы наибольшего диаметра; на трубопроводах диаметром 1500 мм и более рабочие части не предусматриваются.

Полки лотков колодцев должны быть предусмотрены только на трубопроводах диаметром до 900 мм включ. на уровне половины диаметра наибольшей трубы.

Горловины колодцев на сетях канализации всех систем принимают диаметром 700 мм; размеры горловины и рабочей части колодцев на поворотах, а также на прямых участках трубопроводов диаметром 600 мм и более на расстояниях через 300-500 м предусматривают достаточными для опускания приспособлений для прочистки сети.

Установку люков предусматривают: в одном уровне с поверхностью проезжей части дорог при усовершенствованном покрытии; на 50-70 мм выше поверхности земли в зеленой зоне и на 200 мм выше поверхности земли на незастроенной территории.

При наличии грунтовых вод с расчетным уровнем выше дна колодца предусматривают гидроизоляцию дна и стен колодца на 0, 5 м выше уровня грунтовых вод.

2.7.2 Перепадные колодцы

Перепадные колодцы предусматривают [23]:

-- для уменьшения глубины заложения трубопроводов;

-- во избежание превышения максимально допустимой скорости движения сточной воды или резкого изменения этой скорости;

-- при пересечении с подземными сооружениями;

На коллекторах дождевой канализации при высоте перепадов до 1 м предусматривают перепадные колодцы водосливного типа, при высоте перепада 1 - 3 м -- водобойного типа с одной решеткой из водобойных балок (плит), при высоте перепада 3 - 4 м -- с двумя водобойными решетками.

2.7.3 Дождеприемники

Дождевые воды поступают в закрытую водосточную сеть через дождеприемники. Дождеприемник имеет лоток со съемной решеткой, перепадную часть, выложенную из бетонных колец, и днище. Из дождеприемника дождевая вода поступает в закрытый водосток по соединительной ветке диаметром не менее 200 мм, закладываемой в низовой части дождеприемника. Приемные решетки обычно делают прямоугольными или круглыми и устанавливают в проезжей части на 2-3 см ниже поверхности лотка, длинной стороной вдоль лотка.

Глубина заложения основания дождеприемника должна быть, как правило, не менее 0,8 м [24]. Расстояние между дождеприемниками зависит от уклонов улицы, высоты бордюрного камня, площади стока кварталов и характера застройки. Если в уличные лотки поступает вода с внутренней части квартала, расстояние между дождеприемниками определяют расчетом. Сброс дождевых вод в водоем осуществляют через выпуски.

Дождеприемники предусматривают:

-- на затяжных участках спусков (подъемов);

-- на перекрестках и пешеходных переходах со стороны притока поверхностных вод;

-- в пониженных местах в конце затяжных участков спусков;

-- в пониженных местах при пилообразном профиле лотков улиц;

-- в местах улиц, дворовых и парковых территорий, не имеющих стока поверхностных вод.

В пониженных местах наряду с дождеприемниками, имеющими горизонтальное перекрытое решеткой отверстие в плоскости проезжей части, допускается также применение дождеприемников с вертикальным в плоскости бордюрного камня отверстием и комбинированного типа с отверстием как горизонтальным, так и вертикальным.

На участках с затяжным продольным уклоном следует применять дождеприемники с горизонтальным отверстием.

Дождеприемники с горизонтальным отверстием в пониженных местах лотков с пилообразным продольным профилем и на участках с продольным уклоном менее 0, 005 оборудуются малой прямоугольной дождеприемной решеткой [25].

На участках улиц с продольным уклоном 0, 005 или более и в пониженных местах в конце затяжных участков спусков дождеприемники с горизонтальным отверстием оборудуются большой прямоугольной решеткой.

Расстояния между дождеприемниками при пилообразном продольном профиле лотка определяются в зависимости от значений продольного уклона лотка и глубины воды в лотке в точке изменения направления продольного уклона и у дождеприемника.

Расстояния между дождеприемными решетками на участке улиц с продольным уклоном одного направления устанавливаются расчетом исходя из условия, что ширина потока в лотке перед решеткой не превышает 2 м.

Длина присоединения от дождеприемника до смотрового, колодца на коллекторе должна быть не более 40 м, при этом допускается установка не более одного промежуточного дождеприемника. Диаметр присоединения назначается по расчетному притоку воды к дождеприемнику при уклоне 0,02, но должен быть не менее 200 мм.

2.7.4 Выпуски, ливнеотводы и ливнеспуски

Выпуски в водные объекты размещают в местах с повышенной турбулентностью потока (сужениях, протоках, порогах и пр.).

В зависимости от условий сброса очищенных сточных вод в водотоки принимают береговые, русловые или рассеивающие выпуски. При сбросе очищенных сточных вод в моря и водохранилища предусматривают глубоководные выпуски.

Трубопроводы русловых и глубоководных выпусков принимают из стальных с усиленной изоляцией или пластмассовых труб с прокладкой их в траншеях. Оголовки русловых, береговых и глубоководных выпусков предусматривают преимущественно бетонными.

Конструкцию выпусков принимают с учетом требований судоходства, режимов уровней, волновых воздействий, а также геологических условий и русловых деформаций.

Ливнеотводы предусматривают в виде [27]:

-- выпусков с оголовками в форме стенки с открылками - при неукрепленных берегах;

-- отверстия в подпорной стенке - при наличии набережных.

Во избежание подтопления территории в случае периодических подъемов уровня воды, в водном объекте в зависимости от местных условий предусматривают специальные затворы.

Ливнеспуски принимают в виде камеры с водосливным устройством, рассчитанным на сбрасываемый в водный объект расход воды. Конструкция водосливного устройства должна определяться в зависимости от местных условий (местоположения ливнеспуска на главном коллекторе или притоке, максимального уровня воды в водном объекте и т. п.).

Глава 3. Разработка системы очистки поверхностного стока

3.1 Общие сведения об объекте

Площадка цеха по изготовлению металлоизделий расположена в южной промзоне г. Одинцова, рядом с д. Яскино. Площадь территории цеха составляет 1,69 га, из которых 10 % (0,17га) заняты газонами и зелеными насаждениями.

На территории объекта размещаются:

-- производственный цех (обработка металла давлением);

-- административное здание (офис);

-- общежитие со столовой;

-- топочная с газовыми котлами;

-- КТП;

-- КНС бытовых сточных вод;

-- проходная.

Заезд автотранспорта на объект связан с привозом сырья и вывозом готовой продукции. Стоянка автотранспорта на предприятии не предусматривается.

Водоснабжение и канализование объекта централизованное, осуществляется от городских сетей по техническим условиям Одинцовского Водоканала.

Отведение дождевых вод с территории предприятия на очистку осуществляется через сеть, состоящую из дождеприемных колодцев с решетками, поворотных и ливнесбросного колодцев и трубопроводов. Покрытие проездов асфальтобетонное, газоны ограждены бордюром. Сброс очищенных дождевых вод будет осуществляется в водосточный коллектор, проходящий вдоль забора ФГУП «Полиграфические ресурсы».

Аккумулирующий резервуар и павильон для установки «Ливнесток» размещаются справа при въезде на промышленную площадку. Очищенные стоки собираются в резервуаре чистой воды (РЧВ) и используются на промывку фильтров, полив территории в теплое время года. Объем воды в РЧВ также является противопожарным запасом.

Очистные сооружения поверхностного стока предназначены для аккумулирования и отчистки дождевого и талого стоков с промышленной площадки до соответствующих требований [29]. Режим работы сооружений определяется интенсивностью выпадения осадков (круглосуточный).

Установка «Ливнесток» располагается в отдельном утепленном легко возводимом строении, расположенном над РЧВ.

По данным инженерно-геологический изысканий, выполненных институтом «Мосинжпроект» основанием очистных сооружений служит глина пылеватая тугопластичная с нормативными характеристиками:

-- удельный вес у = 1,97 т/м³;

-- показатель текучести L = 0,42;

-- коэффициент пористости е = 0,75;

-- удельное сцепление С = 38 кПа;

-- угол внутреннего трения f = 17°;

-- модуль деформации Е = 16 МПа;

-- расчетное сопротивление R_o = 170 кПа.

Подземные воды на площадке объекта не вскрыты. Однако, в неблагоприятные периоды года на площадке может появиться «верховодка» с незначительным водопритоком.

Климат территории умеренно-континентальный. Средняя температура января составляет -10,20 °С (абсолютный минимум -43 °С), средняя температура июля + 17,5 °С (абсолютный максимум + 36 °С). Скоростной напор ветра 23 кг/м², снеговая нагрузка 100 кг/м², по [45] для первого и третьего географических районов соответственно.

По многолетним гидрометеорологическим наблюдениям среднее количество выпадающих осадков за теплый период года составляет 704 мм, за холодный - 251 мм.

Нормативная глубина промерзания насыпного грунта и суглинка в районе расположения объекта составляет 140 см.

3.2 Характеристика загрязнений вод поверхностного стока, требования к очищенной воде

В соответствии с [14], [28], [29], содержание загрязняющих веществ в ливневых стоках поступающих на очистные сооружения и в воде после очистки принимаются следующими:

Таблица 3.1

№ п/п	Наименование загрязнений	Концентрация загрязнений
		До очистки мг/л	После очистки мг/л
1	Взвешенные вещества	1000	1-2
2	Нефтепродукты	70	0,05
3	БПК 20, мг/л	30	3
4	ХПК, мг/л	150	15

Изучение данных, полученных при анализе поверхностного стока с аналогичных площадок Подмосковья с интенсивным движением транспорта, показывает, что средняя концентрация взвешенных веществ на входе очистных сооружений не превышает 1000 мг/л, нефтепродуктов 70 мг/л. Поэтому, приводимые в нормах величины концентраций загрязнений являются максимальными. Фактическая концентрация нефтепродуктов в поверхностном стоке составляет 30 - 50 мг/л.

Согласно требованиям Письма № 97-04-45/ЗП-100 от 10.07.2001 г. Департамента природных ресурсов по Центральному региону (Отделом по работе с территориальными образованьями Московской области, Одинцовского района) степень очистки сбрасываемых вод проектируемых сооружений должна удовлетворять требованиям ПДК загрязнений для водоемов рыбохозяйственного значения (приводятся в табл. 3.1. ).

3.3 Проектные решения и технология очистки сточных вод

Производительность очистных сооружений ливневых вод обеспечивается за счет сбора вод поверхностного стока в аккумулирующем резервуаре и последующей их очисткой в период межу дождями.

Опорожнение аккумулирующего резервуара для приема воды от последующих дождей должно осуществляться в течение 1 - 2 суток [33]. Продолжительное отстаивание воды увеличивает выделение загрязнений в осадок в аккумулирующем резервуаре и снижает тем самым нагрузку по загрязнениям на фильтры. Производительность очистных сооружений рассчитывается таким образом, что резервуар был опорожнен в течение 2 суток.

Технология очистки дождевых вод соответствует действующим нормам и рекомендациями института НИИ ВОДГЕО.

Принципиальная технологическая схема очистки дождевых вод представлена на плакате.

В состав очистных сооружений входит:

-- ливнесборный колодец;

-- секция песколовки со встроенными тонкослойными модулями для выделения взвешенных частиц и нефтепродуктов;

-- Установка "Ливнесток" (включающая два напорных фильтра с кварцевой загрузкой и сорбционный фильтр);

-- подземный резервуар чистой воды;

-- колодец для сбора уловленных нефтепродуктов;

-- насосное оборудование;

-- запорно-регулирующая арматура:

-- шкаф управления работой насосами очистных сооружений.

Очистка воды осуществляется в полуавтоматическом режиме следующем образом.

Через ливнесборный колодец, дождевые и талые воды поступают в песколовку, имеющую постоянный уровень воды, принятый на 100 мм меньше отметки лотка подводящей трубы. Объем песколовки разделен технологическими перегородками для создания оптимального режима движения воды. Песколовка оборудована двумя тонкослойными модулями, работающими по противоточной схеме удаления примесей. Тяжелые фракции выпадают в осадок, нефтепродукты всплывают и задерживаются полупогружной перегородкой. Частично осветленная вода через переливное отверстие поступает в резервуар для аккумулирования, накапливаются в нем и отстаиваются до тех пор, пока высота столба жидкости не достигнет определенной отметки. Далее, за счет поплавкового датчика уровня происходит включение самовсасывающего насоса, подающего воду на расположенную в специально отведенном павильоне установку «Ливнесток», состоящую из двух напорных фильтров первой и второй ступеней с кварцевой загрузкой. Далее вода за счет остаточного напора проходит доочистку на сорбционном фильтре с загрузкой из активированного угля и сливается в резервуар чистой воды, из которого может использоваться на полив территории, промывку фильтров и другие технические нужды. Отведение очищенных стоков в ливневую канализацию осуществляется в самотечном режиме.

В случае работы в аварийном режиме (высокоинтенсивный дождь, отключение электроэнергии) при максимальном заполнении резервуара (повышение уровня воды в аккумулирующем резервуаре и песколовке, приводящем к подтоплению подводящей трубы), происходит сброс воды через ливнесбросной колодец и отвод воды с территории осуществляется по обводному пути и сбрасывается в городской коллектор водостока.

3.4 Расчетный расход дождевых вод

Общая площадь территории составляет 1,7 га, твердые покрытия занимают 90% общей площади, газоны и грунтовые покрытия - 10 %.

Расчетный расход дождевых вод производится по методу предельных интенсивностей по формуле (2. 3):

Параметр А будет определяться по формуле (2. 5):

По приложениям 1 и 2 определяем показатели:

q₂₀ ⁼ 80 л/сек для Московской области при продолжительности 20 мин и С = 0, 5

n = 0,59

т_r= 150

1,54

Значение С определено в соответствии с таблицами 2. 3 и 2. 4.

Согласно полученному значению параметра А, по табл. 2.7 коэффициент z для водонепроницаемых поверхностей равен 0,315, согласно табл. 2.6 для газонов и зеленых насаждений 0,038. При расчетах z_mid, с учетом общего коэффициента стока, принимаем:

га, а =12, тогда :

л/с

По формуле (2. 4):

определяем расчетный расход ливнестоков для расчета дождевых сетей q_cal л/с.

Для n = 0,59, в = 0,7, тогда

q_cal =0,7 • 131 = 91,8 л/с.

Проектируемая сеть ливневой канализации имеет резерв пропускной способности, чтобы через дождеприемники и ливнеперехваты принять и отвести на очистку максимальный секундный расход дождевых вод.

Перед аккумулирующим резервуаром очистных сооружений устраивается ливнесбросной колодец, регулирующий поступление ливневых стоков интенсивных дождей.

3.5 Расчетные и технологические параметры очистных сооружений

3.5.1 Аккумулирующий резервуар

Аккумулирующий резервуар предназначается для сбора и отстаивания поверхностного стока. Резервуар выполняется из монолитного железобетона.

Максимальный слой осадков за дождь, стоки от которого аккумулируются в полном объеме, равен 10 мм. Общий коэффициент стока принимаем 0,63 [20].

Рабочий объем аккумулирующего резервуара определяется в соответствии с формулой (2. 9):

Объем резервуара согласно расчету составляет 107 м³. Отметка днища отстойника - 4,0 м. Полезная глубина отстойника, определенная глубиной заложения подводящего коллектора (-1,8 м), составляет 2,1 м. Общая глубина 4,0 м. Площадь зеркала воды - 50,9 м². Принимаем размеры отстойника в плане: 8400 x 6400 мм.

Частично освобожденная от взвешенных веществ и нефтепродуктов вода отстаивается в аккумулирующем резервуаре. Подача воды на очистную установку «Ливнесток» (опорожнение резервуара) осуществляется погружным насосом установленным в защитной кассете в приямке резервуара.

Резервуар должен быть освобожден (подготовлен к приему следующего дождя) в течение 1-2 суток. Исходя из этого назначается производительность насоса, равная 2,3 - 2,5 м³ /час. Таким образом, опорожнение резервуара при его максимальном заполнении будет производиться в течение 42 - 46 часов.

Опорожнение отстойника в течение такого периода увеличивает продолжительность отстаивания воды и позволяет повысить эффективность ее очистки. При этом снижение концентрации загрязнений в воде после такого длительного отстаивания составит [20]:

1. по взвешенным веществам - с 180 мг/л до 50 мг/л;

2. по нефтепродуктам с 10 мг/л до 5мг/л;

3. по БПК₂₀ с 15 мг/л до 10 мг/л;

4. по ХПК с 90 мг/л до 45 мг/л.

В отстойнике с помощью поплавковых датчиков уровня поддерживается минимальный постоянный объем воды, что защищает от попадания всплывших нефтепродуктов на фильтровальную установку.

Подача воды на фильтры установки «Ливнесток» осуществляется насосом САМ 88 (мах подача - 3,6 м³/час, напор 48 м), установленным в приямке размером 500 x 500мм, отметкой днища - 4,5 м. Днище резервуара имеет уклон к приямку 0,05. Всасывающий патрубок подающего насоса защищен специальной фильтрующей кассетой.

Удаление осадка из резервуара (после его опорожнения) производится илососом по мере накопления.

По стене, разделяющей песколовку и отстойник, устраивается площадка для обслуживания.

3.5.2 Ливнесборный колодец

Ливнесборный колодец является неотъемлемой частью принятой схемы водоотведения, при котором основной расход дождя с высокой концентрацией загрязняющих веществ попадает в очистные сооружения, а часть высокоинтенсивных стоков (условно чистых) без очистки сбрасывается в коллектор водоотведения. Такая схема отведения поверхностного стока возможна, потому что канализуемое предприятие относится к первой группе промышленных предприятий, поверхностный сток от которых приравнивается к селитебной зоне.

Ливнесборный колодец устраивается на водоотводящей сети непосредственно перед отстойником и представляет собой колодец из сборного железобетона, в который подводится одна подающая труба и две отводящие трубы. Конструкция колодца позволяет во время интенсивного ливня часть расхода сбросить в обводной коллектор, тем самым, регулируя подачу воды на очистные сооружения.

3.5.3 Песколовка со встроенными тонкослойными модулями

Для освобождения дождевых и талых вод от тяжелых взвешенных частиц и нефтепродуктов, в том числе находящих в эмульгированном состоянии, в отстойнике оборудуется блок предварительной очистки, представляющий собой песколовку, оборудованную тонкослойными модулями. В песколовке поддерживается постоянный уровень воды.

Подводящая труба за счет распределительной системы обеспечивает равномерную подачу потока поступающей воды в объем песколовки и имеет выпуск ниже уровня воды на 400 мм. Полупогружными перегородками задается направление движения воды, которое препятствует выносу выпавших частиц и способствует отделению неэмульгированных нефтепродуктов.

Для увеличения эффекта удаления загрязнений песколовка оборудуется тонкослойными блоками, работающими по противоточной схеме удаления примесей. Движение воды в первом блоке способствует отделению тяжелых примесей, во втором - легких (нефтепродуктов). Тонкослойный модуль представляет собой полочный блок, состоящий из параллельно натянутых полотен стекловолокна, расположенных под углом 45°. Материал, из которого выполнены ярусы, обладает выраженными коалесцирующими свойствами. Находящиеся в эмульгированном состоянии частички нефтепродуктов при соприкосновении с поверхностью яруса, задерживаются на нем. Постепенно частицы слипаются с другими, таким же образом задержанными частицами. Частицы укрупняются до тех пор, пока сила всплытия не оторвет укрупненную частицу от поверхности яруса и не поднимет ее на поверхность воды.

Конструктивные параметры тонкослойного модуля определяются [33]:

Длина яруса (полки) определяется по формуле:

(3.1)

где L_ы - длина яруса тонкослойного блока, м;

v_w - скорость потока воды в ярусе отстойника, мм/с;

h_ti - высота яруса тонкослойного блока, м;

и₀ - гидравлическая крупность задерживаемых частиц в слое равном высоте яруса h_ti;

K_dis - коэффициент сноса, принимаемый равным 1 - 1,2.

Из [33] получаем:

и₀= 0, 2 мм/с; h_ti ⁼ 0, 05 м; v_w = 5 мм/с, тогда

м

Высота тонкослойного блока определяется по формуле:

(3.2)

где n_ti - количество ярусов в блоке;

n_ti = 20 - назначаемое из конструктивных соображений.

, принимаем 1, 0 м.

Производительность блока:

где В_ы - ширина блока;

K_set - коэффициент использования объема.

Из конструктивных соображений принимаем - В_ы = 2,4 м

По [33] -K_set = 0,7.

Тогда:

м/час

Тонкослойный блок, рассчитанный на такой расход, позволяет добиться высокой степени очистки стока от малоинтенсивных часто повторяющихся дождей; от начальной порции интенсивных дождей с высоким содержанием загрязняющих веществ.

При увеличении расхода, поступающего на очистные сооружения, скорость потока в ярусе возрастет, тем самым уменьшается эффективность очистки, которая в последствии будет компенсирована длительным отстаиванием (в течение 1- 2 суток) в аккумулирующем резервуаре.

Длину блока предварительной очистки принимаем 6,0 м, ширину 2,0 м. Размеры секции в плане 6400 х 2400 мм.

Общая глубина воды в отстойнике:

м

Основная часть задерживаемых взвешенных частиц и нефтепродуктов собирается в секции песколовки. Перед удалением осадка с поверхности воды необходимо собрать и отвести всплывшие нефтепродукты. Для этого в объеме песколовки предусмотрено устройство поворотной нефтесборной трубы на отметке - 1,9 м по оси трубы. Труба оборудуется задвижкой для контроля отведения нефтепродуктов. Собранные нефтепродукты отводятся в нефтесборный колодец, расположенный радом с секцией песколовки. Перед выгрузкой осадка секция песколовки опорожняется, удаление осадка производится илососом по мере накопления.

Средняя концентрация загрязнений в воде после блока предварительной очистки снизиться в среднем:

1. по взвешенным веществам - с 1000 мг/л до 180 мг/л;

2. по нефтепродуктам с 70 мг/л до 10 мг/л;

3. по БПК₂₀ с 30 мг/л до 15 мг/л;

4. по ХПК с 150 мг/л до 90 мг/л.

3.5.4 Очистная установка «Ливнесток»

3.5.4.1 Напорные песчаные фильтры

Для удаления их осветленной воды мелко дисперсионных примесей проектом используются напорные фильтры с загрузкой из кварцевого песка, с диаметром зерен 0,7 - 1,2 мм.

Напорные песчаные фильтры в количестве двух штук размещаются в специально отведенном помещении на отметке на жесткой раме, устанавливаемой без анкеров, на бетонный пол.

Технологическая обвязка дает возможность работать фильтрам в параллельном, последовательном или поочередном режимах (в зависимости от времени года, количестве взвешенных веществ в подаваемой воде). Особенностью конструкции фильтров является двухслойная загрузка фильтра с поддерживающим гравийным слоем с направлением фильтрации сверху вниз. Поверх слоя кварцевого песка уложен слой дробленого антрацита. Подобное устройство фильтров позволяет увеличить их грязеемкость (благодаря увеличению зерен верхнего слоя фильтра) в 2 - 2,5 раза по сравнению с обычными песчаными фильтрами, т. е. значительно удлинить фильтроцикл.

Общая высота загрузки фильтра составляет 1300 мм, из которых:

-- верхний слой - антрацитовая крошка (диаметром зерен 0,8 - 1,8 мм) -высота слоя 400 мм;

-- средний слой - кварцевый песок (диаметром зерен 0,7 - 1,2 мм) - высота слоя 700 мм;

-- нижний дренажный слой - гравий - высота слоя 200 мм.

Расчет площади фильтрации. При расчете площади фильтрации необходимо исходить из режима работы установки. Производительность установки, исходя из условия опорожнения аккумулирующего резервуара, составит - один фильтр рабочий, один резервный.

Согласно приложению 3 скорость фильтрования составляет 7-8 м/ч. Принимаем 7 м/ч. Тогда исходя из времени опорожнения аккумулирующего резервуара 46 часов часовой расход составит 2,3 м³/ч. Требуемая площадь фильтрации составит [32]:

(3.4)

где F-- площадь фильтрации, м²;

Q - расход, м³/ч;

V- скорость фильтрования, м/ч.

м, м

Из конструктивных соображений принимаем радиус R = 0,35 м (площадь фильтрации составит 0,385 м²), и исходя из этого вычисляем фактический часовой расход:

м/ч;

Следовательно, для расчетной производительности установки принимаем два фильтра, диаметром 0,7 м (один рабочий, второй резервный).

Предельные потери напора в фильтре составляют 6-8 м [32]. Принимаем 7м.

Промывка фильтра. Промывка фильтра осуществляется в момент отключения подающего насоса поплавковым датчиком уровня в аккумулирующем резервуаре. Промывка фильтров осуществляется при достижении потерь напора свыше 8 м (практически определяется по показаниям манометров, установленных на обвязочных трубопроводах до и после фильтров).

Интенсивность промывки фильтра с двухслойной загрузкой составит 12-15 л/(с м), продолжительность 6-7 минут, величина относительного расширения загрузки составляет 50 % [32]. Для промывки фильтров необходимо установить насос производительностью 20 м³/час, напором 30 м. Используем насос НМ 2/АЕ, мощностью С = 0,75 кВт. Объем промывной воды для одного фильтра составит около 2,5 м³. Промывка фильтров осуществляется очищенной водой, забираемой из РЧВ. Сброс загрязненных промывных вод осуществляется по отводящей трубе диаметром 100 мм в объем секции песколовки.

Высота фильтра составляет 1950 мм, учитывая запас по высоте на расширение загрузки при промывке.

Снижение концентрации загрязнений при последовательной фильтрации на фильтрах ступени принимается равным:

1. по взвешенным веществам с 50 мг/л до 10 мг/л;

2. по нефтепродуктам с 5 мг/л до 1 мг/л;

3. по БПК₂₀ с 10 мг/л до 8 мг/л;

4. по ХПК с 45 мг/л до 18 мг/л.

Отработанная фильтрующая загрузка по мере увеличения потерь напора до нормативной величины подлежит промывке. Кварцевый песок относится к загрузке с большим сроком эксплуатационной пригодности. Однако, часть песка истирается и выносится во время промывки и работы фильтра, поэтому раз в год необходимо восполнять загрузку до необходимого уровня.

3.5.4.2 Сорбционный фильтр, отведение очищенной воды

Для глубокой доочистки воды проектом предусматривается напорное фильтрование через загрузку из гранулированного активированного угля.

В качестве загрузки применяются активированные угли марки АГ-3 (Гост 20464-75) или АР-В (Гост 8703-87) [46].

Подача воды на доочистку производится остаточным напором после песчаных фильтров.

Высота слоя загрузки определяется по формуле [32]:

(3.5)

где - расчетная скорость фильтрования, м/час;

- время прохождения воды через слой угля, мин.

В зависимости от сорбционных свойств угля, концентрации и вида загрязнений воды и других факторов и уточняемое технологическими изысканиями принимаем 10 - 15мин; принимаем 10-15км/ч.

Исходя из расчета =15 минутного контакта воды с углем и скорости движения воды н_{с. ф.} =10 - 15 м/час получим:

Н_уз = 10 · 15/60 = 2,5м, при расходе 2,7 м³/час R = 0,293м

H=10 · 15/60 = 3,0м, при расходе 2,7 м³/час R=0,265м

Н_уз = 15 · 15/60 = 3,75м, при расходе 2,7 м³/час R = 0,239м

Принимаем радиус фильтров 0,30 м. Тогда скорость при расходе 2,7 м³ /час составит 9,6 м/час, а высота:

м

Таким образом, производится доочистка на двух последовательно соединенных сорбционных фильтрах с общей высотой загрузки 2,4 м (Н_уз = 1,2 м каждый).

Требуемая величина относительного расширения загрузки составляет в среднем 35 %. Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки составит:

м

Общая высота каждого фильтра будет равна 2,00 м.

Конструкция сорбционных фильтров аналогична конструкции напорного песчаного фильтра.

Размер гранул 0,8 - 3,6 мм, направление фильтрации сверху вниз, площадь фильтрации 0,28 м², скорость фильтрации 9,6 м/ч. Время прохождения воды через фильтр соответствуют 16 минутному контакту воды с сорбционным материалом, за который происходит полный процесс сорбции, потери напора при этом составляют 0,2 - 0,3 м на каждый фильтр.

Промывка фильтра осуществляется методом обратной промывки, для этой цели используется тот же насос NM 2/АЕ. Технологические показатели принимаются теме же, что и при промывке песчаных фильтров. Сброс загрязненных промывных вод осуществляется по отводящей трубе диаметром 100 мм в объем секции песколовки.

При таких технологических параметрах фильтр обеспечивает очистку воды до требуемых показателей:

1. по взвешенным веществам до 1 -2 мг/л,

2. по нефтепродуктам 0,05 мг/л,

3. по БПК₂₀ - до 3 мг/л,

4. по ХПК до 10 мг/л.

Отведение доочищенных вод поверхностного стока осуществляется в подземный резервуар чистой воды.

При расчетных показателях работы, сорбционная емкость загрузки обеспечит расчетные показатели очистки воды в течение 2500 часов непрерывной работы. По характеристике пожароопасности указанные угли относятся к третьему классу (по Гост 12. 1007-76 с изменениями 1, 1988г. ), т. е. не самовоспламеняются до 200 °С.

Потери угля (истирание, вынос во время промывки) необходимо восполнять 1-2 раза в год. Отработанная фильтрующая загрузка заменяется одновременно с вывозом осадка 1 -2 раза в год.

3.5.5 Резервуар чистой воды

Резервуар чистой воды (РЧВ), расположенный в объеме подземной части очистных сооружений, предназначен для приема и сбора очищенной воды поверхностного стока. Воду из РЧВ используют для: полива газонов и зеленых насаждений; промывки фильтров; как противопожарный запас.

Отведение избытков очищенной воды из РЧВ осуществляется через переливной отводящий трубопровод и далее через перепадной колодец в коллектор городской водосточной сети.

Опорожнение резервуара чистой воды при необходимости производится погружным насосом «ГНОМ 10/10». На стене павильона водоочистного оборудования предусмотрен монтаж водоразборного крана и кнопки пускателя.

3.6 Эффективность работы очистных сооружений

Процесс очистки	Наименование загрязнений	Концентрация загрязнений, мг/л	Эффект, %
		На входе	На выходе
1	2	3	4	5
Блок песколовки со встроенным тонкослойным модулем.	Взвешенные вещества	1000	180	82
	Нефтепродукты	70	10	85
	БПК20	30	15	50
	ХПК	150	90	40
Аккумулирующий резервуар - отстойник	Взвешенные вещества	180	50	72
	Нефтепродукты	10	5	50
	БПК20	15	10	46
	ХПК	90	45	38
Фильтрация, 1-ая ступень (фильтры с двухслойной загрузкой)	Взвешенные вещества	50	10	90
	Нефтепродукты	5	1	90
	БПК20	10	8	38
	ХПК	45	18	68
Фильтрация, 2-я ступень(сорбцион- ный фильтр)	Взвешенные вещества	10	1, 2	88
	Нефтепродукты	5	0, 05	90
	БПК20	8	3	40
	ХПК	18	10	63

3.7 Количество и утилизация образующихся отходов очистных сооружений

Осадкообразующими сооружениями являются песколовка со встроенными тонкослойными модулями и аккумулирующий резервуар - отстойник (воды от промывки фильтров сбрасываются в объем секции песколовки).

По многолетним гидрометеорологическим наблюдениям среднее количество выпадающих дождей составляет 150. Для Московской области, при q₂₀ = 80 л/с га и количестве дней с дождями 126 среднегодовой слой дождевых осадков составляет h_д = 705 мм, в холодный период - 251 [47].

Среднее количество образующегося стока, проходящего очистку на сооружениях определяется по формуле:

(3.6)

ш_Д определяется как средневзвешенная величина, ш _д= 0,63

м³/год

(3.7)

ш_T принимается в пределах 0,5 - 0,7

м³/год,

м³/год

г т/год

Нормативное количество образования при влажности С = 80 %

Объем осадка:

, (3.8)

г = 1,5 т/м³ плотность осадка.

м³/год

Количество задерживаемых нефтепродуктов:

(70 - 0,05) г/ м³ · 10110,8 м³/год = 707730,7 г/год = 0,7 т/год;

Нефтепродукты, задерживаемые в аккумулирующем резервуаре - отстойнике, удаляются с поверхности в пескаловке.

Вывоз осадка и нефтепродуктов на утилизацию производится по договору со специализированным предприятием.

3.8 Объемно - планировочные решения

Конструктивные решения строительства очистных сооружения приняты с учетом специфики технологического процесса и технологических требований, природно-климатических и ландшафтной характеристик площадки строительства.

Подземная часть очистных сооружений состоит из двух сблокированных резервуаров 6 x 6 м и 3 x 4 м. Глубина резервуаров 4м. В резервуарах предусмотрены несущие балки для установки фильтрующих контейнеров, площадки и лестница для обслуживания. Стены резервуаров выполнены из монолитного железобетона, являющиеся основанием для производственного помещения для размещения очистного оборудования и шкафа управления.

Бетон конструкции днища принять по прочности на сжатие класса В15, по водонепроницаемости W 6, по морозостойкости F100. Подготовка под днище предусмотреть из бетона класса В - 7,5.

Для размещения фильтровальной установки «Ливнесток» предусмотрено легко возводимое утепленное строение, прямоугольное в плане с размерами в 3000 х 4000 мм, высота внутреннего помещения 3200 мм. Дверной проем высотой 2500 мм и шириной 1200 мм.

Степень огнестойкости - П.

Категория пожароопасности - Д.

Перекрытие подземной части - из монолитного железобетона, верхней из железобетонных пустотных плит.

3.9 Электротехническая часть

По надежности и бесперебойности электроснабжения, проектируемые потребители электроэнергии в соответствии с [30] относятся к электроприемникам III категории.

Для электроприемников этой категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.

По технологическим характеристикам очистные сооружения дождевых вод относятся к невзрыво- и непожароопасным сооружениям.

3.9.1 Электросиловое оборудование

Основными потребителями электроэнергии являются насосы очистных сооружений, осветительные и приборы КиП и автоматики.

Номинальное напряжение силовых электроприемников 380 В.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники очистных сооружений относятся к потребителям третьей категории.

В качестве пускового и защитного устройства применен ящик управления Я 5000.

3.9.2 Электропривод и аппаратура управления

Управление двигателями насосов предусматривается с ящика Я 5115.

Двухпозиционное регулирование уровня воды в аккумулирующем резервуаре:

-- дистанционное управление электроприводами насосов в «ручном» режиме;

-- световая сигнализация положения уровней воды в резервуарах, включения электроприводов насосов и наличия напряжения питания.

Двухпозиционное регулирование уровней осуществляется в автоматическом режиме при установке переключателей выбора режима на щите 1П или 2П в положении «А»,

Датчиками положения уровней в резервуарах являются поплавковые переключателями фирмы MAC 3 с 1 переключающим контактом. При достижении уровней воды максимального положения замыкаются контакты «мах», срабатывают магнитные пускатели 1ПМ1 или 1ПМ2 подключают к сети электроприводы насосов, а через блок - контакт 2ПМ1 или 2ПМ2 подают напряжение на светодиоды 2ЛК или 4ЛК, сигнализирующие о работе электроприводов Ml или М2.

При достижении поплавками нижних значений регулируемых уровней размыкаются контакты «мах» и обесточиваются катушки магнитных пускателей, останавливая электроприводы. А контакты «мин» включают сигнализацию минимальных уровней.

Выбор диапазона регулирования осуществляется перемещением вдоль кабеля переключателей грузов, относительно которых совершают перемещения поплавки. Грузы подвешены на капроновых тросах к кронштейнам в резервуарах.

Переключение контактов поплавковых переключателей происходит при положении поплавков +45 и -45 относительно грузов.

Дистанционное управление электроприводами осуществляется при положении переключателей 1П или 2П в положении «Р».

При нажатии на кнопки «пуск» 1КП или 2КП сбрасывают магнитные пускатели ПМ1 или ПМ1, а своими Н. О. блок-контактами 2ПМ1 или 2ПМ2 шунтируют кнопки «пуск», осуществляя «самоподхват».

Остановка электроприводов в этом режиме производится нажатием кнопок «стоп» 1КС или 2КС.

Световая сигнализация предусматривает:

-- сигнализацию наличия напряжения на вводе в щит;

-- положение уровней 3ЛК, 5ЛК (максимальный уровень), 1ЛЗ, 2ЛЗ (минимальный уровень);

-- включение электроприводов M1 и М2 - 2ЛК и 4ЛК соответственно.

-- полупроводниковые диоды 1Д-5Д служат для снижения действующего значения напряжения на светодиодах и уменьшения рассеиваемой мощности гасящих резисторов.

-- диоды 6Д-9Д служат для развязки цепей от перегрузок и к. 3 - 3-х полюсными с комбинированными расцепителями 1А, ЗА и тепловыми реле магнитных пускателей РТ1 и РТ2.

3.9.3 Конструкция и размещение аппаратуры управления

Шкаф управления (ШУ) имеет габариты не более 600 x 400 x 250, крепиться навесным монтажом и размещается в непосредственной близости от технологического оборудования.

Силовая аппаратура (автоматические выключатели, электромагнитные пускатели, промежуточные реле) расположены на силовой панели, установленной в ШУ.

Светосигнальная арматура, кнопки управления, тумблеры режима работы насосов установлены на двери шкафа управления.

Силовые кабели от насосов подключаются непосредственно на электромагнитные пускатели, а контрольные кабели от поплавковых выключателей на блок зажимов расположенных в нижней части силовой панели.

Вывод кабелей питания и управления осуществляется через днище шкафа управления.

3.9.4 Заземление и защитные меры

Конструкций корпусов и рамы установок стальные, и подлежат надежной защите (заземлению). Стальные трубы, пришедшие от насосов в шкаф управления, соединяются гибким проводником с наконечником к стальной полосе, которая соединена с заземляющим контуром. Места соединения лудятся и смазываются, соединяются болтом. Основным заземлителем является контур здания. Соединение это выполняется сваркой с последующим антикоррозийным покрытием сварных швов и всего заземлителя, находящегося на воздухе. Сопротивление растекания этого заземлителя не превышает 4 Ом. Это мероприятие позволяет обеспечить защиту от поражения электрическим током, так же является грозозащитой.

3.10 КиП и автоматика

Предусматриваемый объем автоматизации очистных сооружений обеспечивает безаварийную работу оборудования и оптимальное ведение технологического процесса.

Предусматриваемая автоматизированная система позволяет вести контроль заданных параметров технологического процесса и управления приводами исполнительных механизмов (ИМ) технологического оборудования.

Для контроля параметров технологического процесса применяются датчики с преобразователями уровня.

В качестве исполнительных механизмов, обеспечивающих настройку и автоматическое управление технологическим процессом очистки, применяются насосы, управляемые электроприводом, в качестве предохранительной арматуры -- клапаны обратные.

Предусматривается подсистема аварийно-предупредительной сигнализации аварийного отключения насосов, о предельных уровнях в емкостях, об отсутствия напряжения и т. п.

Система КиП и Автоматики очистных сооружений обеспечивает:

-- включение/выключении очистных сооружений при наличии/отсутствии стока;

-- защиту насосов от «сухого хода»;

-- световую индикацию работы насосного оборудования.

3.11 Отопление и вентиляция

Поддержание положительной температуры (не менее +5+8 С) в холодный период года в строении для установки «Ливнесток» обеспечивается обогревом помещения и теплоизоляционными свойствами материала стеновых панелей и утеплением входной двери.

Для обеспечения достаточного воздухообмена предусматривается устройство дефлектора в помещении установки.

Глава 4. Технико-экономические показатели очистки поверхностных сточных вод

Все промышленные предприятия являются источниками загрязнения окружающей среды. В частности предприятия загрязняют гидросферу сточными водами. Очистка производственных сточных вод на предприятии осуществляется в обязательном порядке. При этом поверхностный сток с территории предприятия отводится в водные объекты. Этот сток также является загрязненным и оказывает вредное воздействие на поверхностные воды. Вследствие чего промышленное предприятие либо платит штрафы за загрязнение поверхностных вод, либо очищает поверхностный сток со своей территории.

Все затраты предприятия на охрану водных ресурсов компенсируются предотвращенным или ликвидируемым ущербом, который наносится окружающей среде загрязнением водных объектов неочищенными или недостаточно очищенными сточными водами. Количественно эти затраты можно определить по формуле:

(4.1)

где Зi - затраты на i-й фактор; i =1, 2, 3... n.

Ущерб окружающей среде от загрязнения водных источников представляет собой часть теряемого обществом национального дохода, выступающего в стоимостной и натурально-вещественной форме, как в сфере материального производства, так и в сфере обслуживания. В сферах материального производства и обслуживания потери в народном хозяйстве трудовых затрат, материальных и финансовых ресурсов, связанные с ликвидацией последствий загрязнения водных объектов, определяются следующими основными факторами:

-- увеличением расходов на подготовку воды для питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения;

...