Такой расчет мне потребовалось провести, когда эксперт государственной экологической экспертизы поставил под сомнение принятое ориентировочное содержание взвешенных веществ в стоках, направляемых на локальные очистные сооружения. В проектной документации, согласно рекомендаций руководства по расчету неорганизованного стоков с площадок (методика Водгео) мы брали содержание взвешенных веществ не более 2000 мг/л, а эксперт использовал методику для расчета нормативов допустимых сбросов и дал замечание о том, что концентрация составит до 6000 мг/л. Поскольку оба документа имеют одинаковый птичий статус и никто из них в современной системе технического регулирования не “главнее” другого, поэтому эксперт экологической экспертизы может сослаться на любой, я просто решил добавить в схему очистки песколовку. Это необходимо потому, что все известные мне очистные сооружения для поверхностного стока предназначены для очистки стока с концентрацией взвешенных веществ 2000 мг/л, так что при большей мутности стока его очистка уже не гарантирована. Технически доочистить поверхностные стоки несложно, кювет для сбора поверхностного стока просто дополнятся прямоугольной выемкой, бетонированной или укрепленной другим способом. Здесь нечто вроде руководства по расчету такой песколовки для эколога.
Расчет горизонтального отстойника для осветления дождевых сточных вод перед очистными сооружениями поверхностных сточных вод.
Для снижения концентрации взвешенных частиц от 6000 мг/л до 2000 мг/л предусмотрен горизонтальный отстойник для ливневых сточных вод. Расчёт горизонтального отстойника выполнен согласно подраздела «Песколовки» СНиП 2.04.02-84*. «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».
Парметры песколовки зависят от максимального расхода дождевых сточных вод с площадки строительства.
РАСЧЕТНЫЙ РАСХОД ДОЖДЕВЫХ ВОД C ТЕРРИТОРИИ
Расчет выполнен по методу предельных интенсивностей в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85 (п.2.11 - 2.19). [Прим. можно было бы использовать методику ВОДГЕО, это дело вкуса].
\[q_r = \frac{Z_{mid} \times A^{1,2} \times F}{t_r^{1,2n-0,1}}\]
где:
\(Z_{mid}\) - среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока, определяемое по табл. 10 СНиП 2.04.03-85;
A, n - параметры, определяемые согласно п. 2.12 СНиП 2.04.03-85;
F - расчетная площадь стока, га (принимаем по строительному генплану);
\(t_r\) - расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания поверхностных вод по поверхности и лоткам до расчетного участка, мин. Определяется по п.2.15 СНиП 2.04.03-85. Т.к в моём случае $t_r$ менее 7 мин, то дальше в расчетах вводится поправочный коэффициент 0,82.
Подставив все значения получим расчетный расход дождевых вод:
\[q_r = 103.6 л/c\]
Расчет параметра А
\[A= q_{20} \times 20^n \left( 1 + \frac{lg(P)}{lg(m_r)} \right) ^\gamma\]
где:
\(q_{20}\) - интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности продолжительностью 20 мин при Р = 1 год по чертежу 1 СНиП 2.04.03-85. В моём случае объект находится в г. Сочи и $q_20$ =150 л/с;
n - показатель степени, определяемый по табл. 4 СНиП 2.04.03-85, в моём случае n= 0,62;
\(m_r\) - среднее количество дождей за год, берётся по табл. 4 СНиП 2.04.03-85. Для моего случая \(m_r = 90\);
Р - период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, определяется по п.2.13 СНиП 2.04.03-85. Для моего случая принимаем Р=2;
\(\gamma\) - показатель степени, принимается по табл. 4 СНиП 2.04.03-85, в моём случае \(\gamma\) = 1,54;
Подставив все значения получим:
\[А = 150 \times 20^{0,62} \times \left( 1 + \frac{lg(2)}{lg(90)} \right) ^{1,54} = 1198,43\]
Расчетная продолжительность дождя
\[t_r = t_{con} + t_{can} + t_p\]
где:
\(t_{con}\) – время поверхностной концентрации, мин. Принимаем как для внутриквартальной канализации, \(t_con\) = 2 мин.
\(t_{can}\) – время протекания по лоткам до дождеприемника, принимаем по расчету \(t_{can}\) = 1,5 мин;
\(t_p\) - продолжительность протекания дождевых вод по трубам до рассчитываемого сечения. На строительной площадке труб нет, принимаем равным 0.
Подставив значения в формулу имеем:
\[t_r = 2 + 1,5 + 0 = 3,5 мин\]
РАСЧЕТ ПЕСКОЛОВКИ
Длина песколовки определяется по формуле (17):
\[L=\frac{1000 \cdot K_s \cdot H_s \cdot v_s}{u_0}\]
Где
\(K_s\) - коэффициент, принимаемый по табл.27 ;
\(H_s\) - расчетная глубина песколовки, м, принимаемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины. В нашем случае - обычная песколовка-отстойник;
\(v_s\) - скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл.28;
\(u_0\) - гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.
Для нашего случая имеем:
- \( K_s = 1,7\) (табл. 27 СНиП 2.04.03-85);
- \( H_s = 0,4\) м (можем брать и другие размеры, т.к. именно меняя габариты песколовки мы и будем подбирать нужную эффективность устройства);
- \( V_s = 0,3\) м/с (при максимальном потоке сточных вод);
- \( U_0 = 18,7\) мм/с (табл. 27).
Отсюда:
\[L = \frac{1000 \cdot 1.7 \cdot 0.4 \cdot 0.3}{18.7} = 10,9 м\]
При данной длине продолжительность протекания сточных вод при максимальном расходе составляет: 10,9/0,3 = 36 с, что больше 30 с предусмотренных п.6.28.
Удельная нагрузка песколовки по сточным водам:
\[q_0 = \frac{-0,43 \cdot u_0}{lg(1-Э)}\]
Где:
\(q_0\) - удельная нагрузка \(\frac{м^3}{м^2/с}\);
Э – эффективность очистки;
\(u_0\) – скорость осаждения частиц, м/с.
Требуемая эффективность очистки – 64%, исходя из условия (1 - 2000 / 6000) * 100%.
Отсюда:
\[q_0 = \frac{-0.43 \cdot 0,0187}{ lg (1-0.64)} = -0,008041 / -0,44 = 0,018 \frac{м^3}{(м^2/с)}\]
Согласно ГОСТ 25150-82. Канализация, удельная нагрузка по загрязняющему веществу сточных вод — масса загрязняющих веществ сточных вод в интервал времени, отнесенная к единице поверхности или объема сооружения.
Площадь поверхности песколовки \(L \times A = 10.9 * 0,8 = 8,72 м^2\). Максимальный секундный расход дождевых вод с территории участка строительства рассчитан выше и равен \(q_r = 103,6\) л/с или 0,1036 \(\frac{м^3}{с}\). При данном расходе дождевых сточных вод нагрузка очистных сооружений \(q_1=\frac{0,1036}{8,72}=0,012 \frac{м^3}{м2/с}\).
Номинальная удельная нагрузка очистных сооружений q1 меньше расчётной удельной нагрузки q0, таким образом, песколовка длиной 10,9 м, шириной 0,8 м обеспечивает эффективность очистки дождевых стоков не менее 64%, что снижает концентрацию взвешенных веществ в стоке с 6000 мг/л до 2000 мг/л.
Теперь эта песколовка размещается на стройгенплане перед очистными сооружениями дождевых сточных вод. С её применением сток гарантированно осветляется до содержания взвешенных веществ перед локальными очистными. Разумеется, при условии, что песколовку будут регулярно зачищать от осадка. Государственную экологическую экспертизу мой проект прошёл, никаких дополнительных вопросов эксперта это не вызвало.
