Диссертация (1141579), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Вобщем виде уравнение водного баланса фитофильтра с непроницаемымоснованием за расчетный период времени имеет следующий вид [225]:109 = +− −тр− исп ,(13)где – поступление поверхностного стока на фитофильтр за n-й месяц;– остаток воды в пустотной загрузке после предыдущего месяца; –трводопотребление за n-й месяц, определяется потребителем; , исп –транспирация растениями и испарение с поверхности фильтрующей загрузки заn-й месяц соответственно.Поступлениеповерхностногостока нафитофильтр заn-ймесяц,определяется на основании данных о среднемесячных слоях осадков наканализуемой территории с использованием данных ФГБУ "ГидрометцентрРоссии" и с учетом общего коэффициента стока, определенного по методике[108].
Унос воды из системы, помимо сброса или подачи потребителю,происходит несколькими путями: через испарение с поверхности почвы,транспирацию растениями, испарение влаги, задержанной стеблями и листьямирастений [225].Оценка величины этих факторов по отдельности является сложной задачей,поэтому общее количество потерь характеризуется суммарным испарением.Оценка величины суммарного испарения с поверхности фитофильтра являетсяодним из самых сложных вопросов водного баланса. Скорость испарения зависитот многих факторов: температуры воздуха, скорости ветра, дефицита влажностивоздуха и атмосферного давления.
Немалую роль при испарении играют такжесвойства почвы (рыхлость, цвет, влажность), рельеф и др. По мере снижениявлажности почвы, скорость испарения уменьшается до определенного предела,величина которого определяется свойствами почвы. Учет всех указанныхпараметров при определении величины суммарного испарения с поверхностифитофильтра не представляется возможным, поэтому для его вычисленияпринимаетсяБ.Е. Веденееваупрощеннаядляметодикарасчетанагруженных территорий [225].[ 226 ],гидрологическихразработаннаяхарактеристикВНИИГим.техногенно-110Изменение объема внутрипочвенной влаги в фильтрующей загрузкефитофильтра в течение месяца составляет менее 0,01% объема поступающих вод,вследствие чего при расчете водного баланса не учитывается.Снизить потери на испарение можно при помощи мульчированияповерхности фитофильтра с использованием древесной стружки и/или опила[227].
Кроме того, Дэвисом и др. показано положительное влияние мульчи напроцесс извлечения тяжелых металлов из поверхностного стока [99]. Такжемульча на поверхности фитофильтра помогает длительное время сохранять влагув верхних слоях почвы, что необходимо для поддержания жизнедеятельностирастений. Также для снижения испарения по периметру фитофильтра могут бытьвысажены деревья для уменьшения попадания солнечных лучей и сниженияскорости ветра над фитофильтром [225].Срокэксплуатациифитофильтрадозаменымногокомпонентнойсорбционной загрузки определяется путем расчета времени до начала проскокакаждого загрязнения при фильтровании через фильтрующую загрузку слоем ℎсф ,т.е.
достижении сорбционным фронтом низа фильтрующего слоя.Положение сорбционного фронта i-го загрязнения ℎсф , отсчитываемое отверха фильтрующей загрузки, в момент времени t может быть определено поформуле:ℎсф = ∙ ,(14)где – скорость движения сорбционного фронта i-го загрязнения, м/ч,t - продолжительность фильтрования, ч.Скорость движения сорбционного фронта определяется по формуле: =где ∙р∙ фз,(15)– начальная концентрация i-го загрязняющего вещества, г/м3; - скорость прохождения раствора через сорбент, м/ч; р – сорбционная емкость111фильтрующейзагрузкипоi-музагрязняющемувеществу,г/г(кг/кг);фз - насыпная плотность адсорбента, г/м3.Продолжительность фильтрования при работе фитофильтра в течение N летможно определить по формуле: =год(16)∙ ,фф ∙тогдаℎсф ( ) =∙р∙ фз∙годфф ∙∙ =∙ годр ∙ фз ∙ фф∙(17)Концентрацию загрязняющего вещества в поверхностном стоке можнопредставить в виде: =где годгодгод(18),– масса i-го загрязняющего вещества, поступившего нафитофильтр за год, кг.Тогдагодℎсф ( ) =годр∙ год∙ фз ∙ фф∙ =годр∙ фз ∙ фф∙(19)С учетом процесса фиторегенерации, годовая масса загрязняющеговещества в фильтрующей загрузке может быть выражена по формуле:год = ПСВ − ФР ,где ПСВ(20)– масса i-го загрязняющего вещества, поступившая нафитофильтр с поверхностными сточными водами в течение года, кг; ФР – массаi-го загрязняющего вещества, извлеченная из загрузки за счет процессафиторегенерации в течение года (вегетационного периода), кг.112ПСВ = ∑(21)) ∙,– начальная концентрация i-го загрязняющего вещества, г/м3;где к ( − к () –выходнаяконцентрациясреднемесячной температуре i-гозагрязняющеговеществаприв n-ый месяц; – объём поверхностного стока,образующийся в n-ный месяц, м3.(22)ФР = ∙ ∙ фз ∙ ФЗ сорб = ∙ ∙ фз ∙ ℎсф ∙ фф ,где – скорость фиторегенерации i-го загрязнения ПСВ, мг/кг∙мес,принимается согласно таблице 31; k – период вегетации растений в течение года,мес; фз – насыпная плотность многокомпонентной фильтрующей загрузки, т/м3;ФЗ сорб – объем фильтрующей загрузки, участвующей в процессе сорбции, м3;ℎсф –положение сорбционного фронта относительно верха фильтрующейзагрузки, м.Таблица 31 – Скорость фиторегенерации НП и ТМ высшими водными растениями.ВидрастенияИрисболотныйТростникобыкновенныйРогозшироколистныйСкорость фиторегенерации Ri, мг/кг∙месCuAlPbFeНПZn137,278,334,392,837,7710,93249,32,02,850,587,672,97192,41––––1,87Подставив выражения (20), (21), (22) в (19) получим:ℎсф =∆СПСВ ∙ годр∙ ∙ фз ∙ сф ∙ фф∙ фз ∙ фф∙(23)Начало проскока загрязнений через фитофильтр произойдет придостижении сорбционного фронта низа многокомпонентной фильтрующейзагрузки, т.е.
при ℎсф = ℎфз , тогда =р∑ (к(∙ фз ∙ фф∙ сф))∙∙∙ ∙ фз ∙ сф ∙ фф(24)113Рыхление или замена верхнего слоя фильтрующей загрузки производитсяпри снижении скорости фильтрования до минимально допустимого значения12,5 мм/ч, определенного из условия срабатывания слоя ПСВ 300 мм наповерхности фитофильтра в течение 24 ч. Периодичность рыхления или заменыNv лет определяется с учетом экспериментально полученной зависимостискорости фильтрования от задержанной массы веществи восстановленияпропускной способности под действием фиторегенерации. Зависимость скоростифильтрования от массы поступивших на фитофильтр взвешенных веществопределяется зависимостью (см. рисунок 47): удгде удвв= − ∙ удвв– скорость фильтрования; фильтрования через фитофильтр, 300 мм/ч; удвввв(25)– начальная скорость– удельная масса взвешенныхвеществ, поступивших на фитофильтр, г/м2, – экспериментально полученныйкоэффициент, =0,022.Масса взвешенных веществ, поступивших на фитофильтр за N лет,определяется по формуле:удвв=∆ вв ∙ годфф∙(26)где ∆вв – разница начальной и конечной концентрации взвешенныхвеществ в ПСВ после фильтрования, мг/л.С учетом годового эффекта фиторегенерации ∆фр , мм/ч определяемого поформуле:∆фр = ∙ (27)Подставив (26) и (27) в (25) скорость фильтрования через лет составит = −∆ вв ∙ годфф∙ + ∙ ∙Преобразовав (28) и приравняв = получим выражение(28)114 =∙∆ вв ∙годффЧерезопределенноерасчетом(29)∙количестволетдодостиженияминимальнодопустимой скорости фильтрования производится замена верхнегослоя песка толщиной 100 мм.4.3 Оценка экономической эффективности использования фитофильтровдля очистки и хранения поверхностного стокаПредлагаемая технология фитофильтрования внедрена при разработкепроектно-сметной документации по проекту «Установка очистки ливневых, талыхипроизводственныхсточныхводдлядоочисткипроизводственныхиповерхностных сточных вод на выпуске 10 ПАО "ПРОТОН-ПМ", пос.
НовыеЛядыПермскогокрая»,шифрЭСП86/2016,разработанном ООО«Экостройпроект». Акт внедрения представлен в Приложении А.Проектом предусматривается отведение и очистка поверхностных сточныхводоткомплексаадминистративныхзданийпредприятия.Площадьводонепроницаемых покрытий (кровля и отмостка здания, асфальтобетонныепроезды, парковочная площадка) оставляет 4735 м2. Сброс очищенных ливневыхвод предполагается в водоем рыбохозяйственного назначения.При разработке проекта было рассмотрено два варианта реализациисооруженийочисткиповерхностногостокастерриторииобъекта:потрадиционной схеме с аккумулирующим резервуаром и блочно-модульнымисооружениями физико-химической очистки ливневых вод (рисунок Рисунок 57) ис применением технологии фитофильтрования с последующей глубокойсорбционной доочисткой на фильтр-патронах ФОПС-У с активированным углем(рисунок 58). Для выбора между указанными схемами очистки было произведеноих технико-экономическое сравнение на основании расчета сметной стоимостистроительства сооружений и стоимости годовой эксплуатации.115Рисунок 57 – Традиционная схема очистки ливневых вод1 – аккумулирующий резервуар, 2 – модульная КНС, 3 – колодец-гаситель напора, 4 – блочномодульная установка очитки подземного типа, 4.1 – зона свободного осаждения, 4.2 – зонакоалесценции, 4.3 – сорбционная зонаРисунок 58- Технологическая схема очистки с предлагаемым устройством фитофильтрования1 – приемный лоток; 2 – фильтрующая загрузка; 3 – пустотная загрузка; 4 – дренажная система;5 – сорбционный фильтр-патрон; 6 – трубопровод подачи воды потребителю.Исходные данные для проектирования приведены в таблице 32.Таблица 32 – Исходные данные для проектирования очистных сооружений поверхностногостока с территории ПАО "ПРОТОН-ПМ".ПараметрПлощадь водосборной территории, Га(кровля и отмостка здания, асфальтобетонные проезды,площадка у здания физико-химической очистки)Значение0,4735Общий коэффициент дождевого стока, Ψд0,65Постоянный коэффициент стока0,95Общий коэффициент талого стока, Ψт0,5Коэффициент уборки снега, Ку0,5Количество осадков за апрель-октябрь, мм433Количество осадков за ноябрь-март, мм181Климатические параметры территории по табл 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
