3610

11

фициента неконсервативности при температуре 50C. Коэффициент неконсервативности для дренажно-ливневого стока принимался в расчетах при температурах от 10 до 150C.

Исследуемые стоки проходят стадию биохимического окисления уже в процессе движения по уличной водоотводящей сети и по коллектору. Продолжительность движения воды в пределах уличной сети 26 мин (2,9е-4 сут), в пределах коллектора 27 мин (3,125е-4 сут).

Прогноз изменения неконсервативных веществ

Прогноз изменения БПК5. Кинетика биохимической реакции для оценки БПК5 с учетом отсутствия в разбавляющих дренажных водах фоновых загрязнений, описывается выражением

(8) где СБПК - прогнозируемая концентрация БПК в разбавленных сточных водах; СБПКСТ - первоначальная концентрация БПК в ливневых или талых сточных водах; k — общий коэффициент неконсервативности БПК; t - продолжительность процесса биохимического окисления БПК, сут.

Снижение концентрации БПК5 происходит сразу после попадания первой порции воды через дождеприемники в сеть уличных трубопроводов (рис. 5).

12

Рис. 6. Прогноз изменения концентрации нефтепродуктов а - в дренажно-ливневых стоках; б - в дренажно-талых стоках

14

При биохимическом окислении прогноз изменения концентрации фенолов выражается уравнением

(11)

где Сд ф - концентрация фенолов в дренажных водах; Сст ф - конфентрация фенолов в сточных водах; n - разбавление, зависящее от времени отстаивания; k - коэффициент неконсервативности фенолов по данным ВНИИВО.

В талом стоке за весь период наблюдений фенолы не обнаружены. Прогноз изменения концентрации фенолов в дренажно-ливневом стоке изображен на рис. 8.

Прогноз изменения концентрации консервативных веществ. Расход сточных вод поступает в резервуаротстойник через резервуаруспокоитель и отводится через колодец в водоем (рис. 9).

Резервуар-успокоитель необходим для гашения колебаний, вызываемых сосредоточенным стоком; для исключения взмучивания донных отложений, для осаждения наиболее крупных частиц; для снижения влияния притока дренажных вод на процесс в резервуаре при откачке накопившегося осадка.

Параметры резервуара зависят от содержания взвешенных частиц в стоке и определяются шириной В, глубиной H, длиной резервуара L, высотой перегородки резервуара-накопителя h' и заглублением водосливного колодца h.

Задача оптимального выбора параметров резервуара состоит в обеспечении максимальной экологической безопасности поверхностных водоемов при минимальных размерах.

16

Дифференцируя выражение (14) получаем

(16)

Решая уравнение (16), получаем оптимальную рабочую скорость при максимальном расходе ливневых вод и величину ширины резервуара, соответствующей этой скорости.

Аналогично находим оптимальное значение периметра водосливного колодца P и соответствующее значение осветленного слоя h:

где S - площадь подводящей трубы коллектора, м2.

При определении оптимальной длины резервуара исходим из того, что осветление дренажно-ливневого и дренажно-талого стоков возможно при достижения экологически безопасного предела (ПДК) или необходимых концентраций, пропорционально соответствующим концентрациям неконсервативных веществ в очищенных стоках.

При расчетах изменения концентрации взвешенного вещества вдоль потока в резервуаре исходим из того, что 95% частиц представлены мелкодисперсными частицами (размер менее 0,25 мм), а более крупные частицы выпадают в первую очередь. Средняя гидравлическая крупность основной массы частиц равна 0,00008 м/сек.

Концентрация взвешенных частиц, изменяющаяся вдоль транспортирующего их потока при осаждении частиц на дно резервуара, определяется по формуле А.В. Караушева:

(18)

где Свз - концентрация взвешенных веществ в воде на расстоянии L от начального сечения; Cтр - концентрация взвешенных веществ, отвечающая транспортирующей способности потока по отношению к этим взвешенным веществам; Cст — концентрация взвешенных частиц в дренажно-ливневом стоке; и - средняя гидравлическая крупность взвешенных частиц; ν1 - рабочая скорость потока; h - величина осветляемого слоя; Г - гидрологический параметр, зависящий от коэффициентаШези.

Используя зависимость (18), принимая длину резервуара от О до 200 м, строим графики изменения концентрации дренажно-талого и дренажноливневых стоков с максимальной, средней и минимальной концентрацией взвешенных веществ. Дифференцируя уравнения в критических точках (в точ-

средняя

концентр.

макс, концентрация

миним.

концентр.

Рис. 12. Зависимость dL / dCвз =f(L) при требуемых величинах концентрации взвешенных веществ в дренажноливневом стоке на выходе из отстойника

Дифференцируя уравнение тренда, определяем оптимальную длину для основных видов стока (табл. 4).

Так как максимальная и минимальная концентрации взвешенного вещества зарегистрированы в единичных случаях, то за основу принята средняя концентрация.

Решая задачу Лагранжа относительно уравнения тренда при средней концентрации взвешенных веществ, получаем:

C=17,343e -0.0499L,

(19)

dL/dC = 0.87e-0.0499L, откуда Lopt = 74 м.

Длина отстойника-резервуара выбирается по необходимым концентрациям, пропорционально концентрациям неконсервативных загрязняющих веществ в отстойнике.

19

Глава б посвящена оценке эколого-экономической эффективности системы совместного отведения дренажных и тало-ливневых вод.

Экономическая эффективность может быть оценена отношением максимального предотвращенного ущерба к затратам на водоохранные мероприятия по его предотвращению.

Приведены две оценки предотвращенного ущерба - по отношению к капитальным затратам и к приведенным затратам. В первом случае экономическая эффективность Эк =Yпред/ΣΚ (ΣК - капитальные затраты на систему водоохраны). Во втором случае Эп = Υпред / ΣΠ (ΣП - годовые приведенные затраты для всего комплекса водоохранных мероприятий).

Предотвращенный максимальный ущерб представляет собой разницу ущербов между максимальным ущербом, наносимого городской среде в базовом варианте и в минимальном, достигаемым в результате работы системы совместного отведения стоков

(20) Оба ущерба образуются из ущербов, наносимого городскому хозяйству и природной среде подтоплением Yn, ущерба за счет загрязнения природной сре-

ды ливневым стоком Yл и ущерба от талого стока Υт.

Оценка максимального ущерба, тыс. руб./год, определяется по формуле

(21)

Оценка минимального ущерба, тыс. руб./год, определяется по формуле (22)

Для предлагаемой системы общие расходы затраты по смете на строительство составляют 17000 тыс.руб. В среднем предотвращенный ущерб составляет около 10000 тыс.руб. Средняя экономическая эффективность по капитальному строительству составляет Эк = 0,59,

Экологическая эффективность системы заключается в степени очистки стоков на выходе из системы и снижении концентрации загрязняющих веществ до ПДК. Минимальное снижение концентраций наблюдается в максимальном ливневом стоке - 88,3 %, максимальное - при наблюдаемых минимальных расходах ливневого стока - 96,1 %.

По конкретным загрязнителям снижение концентраций происходит: нефтепродуктам от 84,9 до 95 %; БПК5 - от 90 до 96,8%, аммонийному азоту - от 70 до 72%; фенолам - от 87,9 до 96%; взвешенным веществам - от 95,5 до 98,2%. Несмотря на значительное снижение первоначальных концентраций загрязняющих веществ, на выходе из отстойника-резервуара не прогнозируется