Расчет ливневых очистных сооружений: какие данные нужны для проекта

Расчет ливневых очистных сооружений (ЛОС) показывает, как система поведет себя во время ливней, снеготаяния и на промплощадках с загрязненным поверхностным стоком. От точности расчета зависят выбор оборудования, схема очистки, стоимость строительства и стабильная работа ЛОС.

Влияние расчета ливневых очистных сооружений на работу всей системы

Если производительность ЛОС рассчитана неправильно, система либо не справляется с пиковыми расходами, либо работает некорректно.

Недостаточная производительность приводит к переполнению системы и аварийным сбросам. Неочищенная вода уходит в водоем или на рельеф вместе с нефтепродуктами и взвесями, что нарушает природоохранные требования и ведет к штрафам.

Избыточная производительность также имеет недостатки. Оборудование становится габаритнее, дороже и сложнее в обслуживании.

Исходные данные для расчета ливневых очистных сооружений

Любой расчет начинается с исходных данных. Для ливневых стоков важны:

1. Водосборная площадь. Считают площади кровель, дорог, стоянок, производственных площадок. Участки с разными покрытиями (асфальт, бетон, плитка, грунт, газон) учитывают отдельно.

2. Типы покрытий и коэффициент стока.Коэффициент показывает, какая часть осадков превращается в поверхностный сток. Асфальт и бетон почти не впитывают воду — коэффициент порядка 0,6–0,9. Газон и грунт, наоборот, задерживают влагу, коэффициент около 0,1–0,2.

3. Климатические данные Берут из СП 32.13330.2018 и климатических справочников. Учитывают интенсивность дождя, максимальный суточный слой осадков, данные по талым водам.

4. Режим работы объекта. Для круглогодичных объектов считают и дожди, и снеготаяние. Для сезонных корректируют годовой объем стока. На промышленных площадках учитывают пиковые нагрузки: мойку техники, технологические операции на открытом воздухе.

5. Состав поверхностных стоков. От состава поверхностных вод зависят способы их очистки. На жилых, инфраструктурных и логистических объектах обычно встречаются нефтепродукты и взвешенные вещества. В промышленных зонах в стоки могут быть загрязнены поверхностно-активными веществами (ПАВ), тяжелыми металлами и другими специфическими загрязнениями.

6. Требования к сбросу. Очищенная вода может быть направлена в водоем, распределена по рельефу, отправлена в городскую сеть или использована повторно. Для водоемов, предназначенных для рыбохозяйственных целей, предельно допустимая концентрация (ПДК) нефтепродуктов составляет 0,05 мг/дм³. В случае культурно-бытового водопользования показатель смягчается до 0,1 мг/дм³. Эти значения влияют на выбор технологической схемы и подбор необходимого оборудования.

Как определяется производительность ливневых очистных сооружений

Производительность (л/с) — это объем воды, который установка очищает за единицу времени. Расчет ведут в несколько этапов.

W_оч=10h_a×Ψ_mid×F

где:

• h_a — суточный слой осадков, принимаемый на очистку (мм). Значение берут из климатических справочников или карт районирования в СП 32.13330.2018.
• Ψ_mid — средневзвешенный коэффициент стока;средневзвешенный коэффициент стока. Если на участке есть и асфальт, и кровли, и газон, то Ψ_mid считают как среднее арифметическое, взвешенное по площади каждого покрытия.
• F — площадь территории (га).
• 10 — поправочный коэффициент для перевода слоя осадков в объем (1 мм осадков с 1 га дает 10 м³ воды).

2. Максимальный суточный слой осадков

Для учета редких, но сильных ливней рассчитывают максимальный суточный слой осадков:

где:

• H_ср — средний максимум осадков для региона (по многолетним наблюдениям)
• C_v — коэффициент вариации, показывает, насколько осадки скачут от года к году
• Ф — поправка на отклонение от средней (зависит от расчетного периода и асимметрии распределения)

Этот параметр дает запас надежности.

3. Средневзвешенный коэффициент стока

Для каждого типа покрытия есть табличный коэффициент. Средневзвешенный считают так:

Например, у вас 2 га асфальта (коэффициент 0,7) и 1 га газона (коэффициент 0,1).

Тогда

4. Производительность для накопительной схемы

В случае аккумулирующей схемы очистки воду сначала накапливают в резервуарах, а потом равномерно подают на очистку. Производительность ЛОС будет ниже пикового расхода, потому что установка работает дольше.

где:

• W_оч — объем сточных вод от расчетного дождя (м³)
• W_тп — объем технических стоков, возникающих при обслуживании, например, при промывке фильтров
• T_отст — минимальное время отстаивания, если есть отстойник
• T_тп — перерывы в работе, например, на техобслуживание
• 3,6 — коэффициент перевода из м³/час в л/с.

5. Итоговая производительность для проточной схемы.

В проточных системах (без накопителя) производительность определяют как предельный расход, который поступает на очистку.

Q_lim = K₁ × K2₂ × Q_r

где:

• K₁, K₂ — поправочные коэффициенты, учитывающие климат и неравномерность стока. Их берут из таблиц СП 32.13330.2018
• Q_r — расчетный расход дождевых вод в подводящем коллекторе (л/с).

Объекты, которые требуют расчета очистных сооружений ливневых стоков

ЛОС нужны там, где поверхностный сток содержит загрязнения или может попасть в окружающую среду:

• промышленные предприятия;
• логистические комплексы;
• АЗС и автосервисы;
• торговые центры;
• жилые кварталы;
• дороги и парковки;
• порты, терминалы, аэропорты.

У каждого объекта свой характер загрязнений, поэтому расчет всегда делают индивидуально.

Влияние состава поверхностных стоков на подбор очистных сооружений

Состав стоков определяет, какие элементы войдут в схему очистки и какую эффективность они должны давать. Разные загрязнения удаляют по‑разному, поэтому подбор ЛОС всегда начинают с анализа воды.

Если в стоке много взвешенных веществ и песка, нужно снизить скорость потока, чтобы частицы успели осесть. Для этого ставят пескоуловители. Крупный мусор задерживают решетки и корзины.

При наличии нефтепродуктов обязательны нефтемаслоуловители с коалесцентными модулями. Они укрупняют капли топлива и масел, ускоряя их всплытие. Если нужно довести концентрацию до нормативов, добавляют сорбционные фильтры.

Если в стоке есть ПАВ, тяжелые металлы, растворенная органика, стандартной механики недостаточно, потому что такие загрязнения не оседают и не всплывают. Применяют сорбционные загрузки (активированный уголь, цеолиты, специализированные сорбенты) или реагентную обработку, при которой происходит укрупнение эмульгированных и тонкодисперсных веществ, что делает возможным их задержание в отстойниках и фильтрах.

На территориях с растительностью или органическими отходами в стоке может быть органика и биологические примеси. В таких случаях используют сорбционные материалы с каталитическим эффектом или биофильтры.

Нормативы для расчета ливневых очистных сооружений

Основные документы:

• СП 32.13330.2018 — расчет расходов дождевых и талых вод, коэффициентов стока и производительности ЛОС.
• СП 131.13330.2018 — климатические условия.
• СанПиН 2.1.3684-21 — нормы качества воды для водоемов культурно-бытового назначения.
• СНиП 2.04.02-84 — стандарты для систем водоснабжения и водоотведения.
• Рекомендации НИИ ВОДГЕО — расчет поверхностного стока.
• Водный кодекс РФ — правила сброса очищенной воды в водные объекты.
• Постановление Правительства РФ № 644 регулирует сброс вод в централизованные системы водоотведения.
• Приказ Минсельхоза России № 552 — ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

При необходимости дополнительно используют отраслевые стандарты для АЗС, промплощадок, складов и других специализированных объектов.

Влияние материалов на надежность ливневых очистных сооружений

Материал корпуса влияет на срок службы ЛОС, устойчивость к коррозии и удобство монтажа.

Стеклопластик — не корродирует, выдерживает агрессивные среды, легкий, не требует спецтехники при монтаже, служит до 50 лет. Подходит для любых объектов.

Полипропилен — легкий и химически стойкий, но менее жесткий. Используют в компактных установках там, где нет высоких грунтовых нагрузок.

Железобетон — прочный, но тяжелый, требует подъемной техники, подвержен коррозии. Применяют реже из‑за сложности монтажа и обслуживания.

Проектирование и производство ливневых очистных сооружений от Аргель

Мы проектируем и выпускаем ЛОС для площадок АЗС, автодорог, мостов, промзон, складов и жилых кварталов. Корпуса делаем из армированного стеклопластика. Они не ржавеют, выдерживают нагрузки грунта и служат много лет.

Для большинства объектов подходят типовые установки серии «Векса-М» (производительностью от 2 до 400 л/с). В составе установки пескоуловитель, тонкослойный отстойник, коалесцентный сепаратор и сорбционный фильтр.

Если в стоках есть ПАВ, эмульгированные примеси или растворенные металлы, стандартной механики недостаточно. В таких случаях технологическую схему дополняют реагентной обработкой (коагулянты, флокулянты).

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

• Как климат региона влияет на расчет ливневых очистных сооружений?

Количество осадков и частота дождей определяют объем поверхностного стока. В снежных и дождливых регионах ЛОС должны быть более производительными.

• Почему для разных объектов требуются разные схемы очистки ливневых стоков?

Состав сточных вод зависит от объекта. На заправках и парковках много нефтепродуктов — там нужны нефтеловушки. На складах, стройплощадках и в логистических центрах преобладают песок, пыль и крупный мусор — их задерживают пескоуловители и решетки. На промышленных предприятиях в стоках встречаются ПАВ, тяжелые металлы, эмульгированные масла — здесь не обойтись без сорбционных фильтров или реагентной обработки.

• Можно ли увеличить производительность существующих ливневых очистных сооружений?

Как правило, это осуществляется установкой дополнительных блоков очистки в параллельную работу.

• Как тип покрытия территории влияет на объем поверхностного стока?

Чем меньше поверхность впитывает воду, тем выше коэффициент стока и расход. Асфальт и бетон дают максимальный сток, грунтовые поверхности — минимальный.

• Какие загрязнения чаще всего учитываются при проектировании ливневых ЛОС?

Диктующими (целевыми) показателями при проектировании новых объектов являются взвешенные вещества, нефтепродукты, БПК и ХПК.

Argel