ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРУДОВ
Пруд-испаритель
Пруд-испаритель представляет собой обособленный тип хозяйственных прудов. Основным назначением такого пруда является аккумуляция поступающего стока и его технологическое выдерживание в пределах определенного времени. В течение этого срока в пруду происходит постепенное естественное испарение воды с водного зеркала в атмосферу. Таким способом решается основная задача пруда-испарителя — утилизация (ликвидация) поступающего в него стока.
Различные географические регионы характеризуются разными величинами осадков (дождевых и талых) и испарения. Это обусловлено фактическими климатическими условиями. В связи с самим характером режима эксплуатации пруды-испарители могут быть размещены исключительно в регионах с засушливым климатом, т.е. там, где объём испарения превышает объём осадков. Чем больше разница между расчетным слоем испарений и расчетным слоем осадков, тем выше будет эффективность утилизации поступающего стока. И тем меньшими оказываются необходимые проектные размеры пруда в плане и его глубина . В указанных условиях особую важность при проектировании пруда-испарителя приобретает точность исходных данных, предоставляемых инженерно-гидрометеорологическими изысканиями. На результатах данного вида изысканий (а именно — величине испарения со свободной поверхности воды) основывается выполняемый в проектной документации расчёт водного баланса :
ИСПАРЕНИЯ ≥ СТОК + ОСАДКИ
Важнейшим конкурентным преимуществом прудов-испарителей является отсутствие необходимости в присутствии на территории проектируемого объекта какого-либо естественного водотока, используемого для окончательного сброса стока. По этой причине пруды-испарители нашли свое основное применение при решении задач отвода поверхностного стока в условиях, когда отсутствует или природный водоток, или приёмная канализационная сеть. Исторически такие пруды получили применение в следующих областях:
– на животноводческих предприятиях;
– в сельском хозяйстве при отводе дренажного стока от гидромелиоративных систем;
– для полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных отходов промышленных предприятий.
Пруд-испаритель полигона для захоронения токсичных отходов
В последнее время пруды-испарители нашли новое применение — они начали использоваться для приёма очищенного поверхностного стока (после ЛОС) с селитебных территорий. Это стало результатом общего ужесточения требований по очистке и сбросу поверхностных вод в пределах городских территорий. По указанным выше причинам применение прудов-испарителей для приёма дождевого стока возможно только для городов, расположенных в районах с дефицитом влажности воздуха.
Конструкция прудов-испарителей зависит от области применения. В случае, если проектируемый пруд-испаритель предназначен для приёма условно чистого стока, то отсутствует необходимость в выполнении гидроизоляции дна и откосов. Это связано с тем, что для такого пруда допускается и даже желательно наличие фильтрации части воды в естественное основание. В связи с этим становится возможным существенно упростить крепление дна и откосов, или вовсе исключить его. Если же пруд-испаритель служит для приёма вредных или токсичных стоков, то ситуация обратная, и к конструкции дна и откосов предъявляются высокие требования по обеспечению гидроизоляции.
В прошлом необходимая степень гидроизоляции в основном достигалась глиняным экраном — однослойным или двухслойным (с промежуточным дренажным слоем). В настоящее время вместо глины как правило применяется геомембрана, представляющая собой искусственную плёнку определённой толщины. Для геомембраны сейчас применяется четыре основных материала, каждый из которых обладает определёнными технологическими и эксплуатационными преимуществами и недостатками (в т.ч. и стоимостными):
– полиэтилен низкого давления (HDPE);
– поливинилхлорид (PVC);
– бутилкаучук (EPDM);
– полиолефин термопластичный (ТПО).
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Пруды ливневые
Пруды дополнителыого отстаивания за рубежом не нашли широкого применения. На отдельных НПЗ они применяются как усреднители сточных вод или для сбора ливневых вод.[ . ]
Пруды-отстойники, пруды-накопители (буферные пруды), пру-ды-накопители-испарители, аварийные емкости, пруды ливневых вод, шламонакопители имеются в системах канализации предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, пищевой промышленности и др. Все они представляют собой земляные емкости полностью или частично заглубленные и обвалованные, в которых постоянно или периодически содержатся промышленные сточные воды различной степени загрязненности. Эти воды в той или иной мере являются источниками загрязнения подземных вод. Конструкция пруда-накопителя-испарителя приведена на рис. 11.[ . ]
Буферные пруды предназначены для приема и смешения различных сточных вод перед доочисткой или перед сбросом в поверхностные водоемы. Так, в буферный пруд могут сбрасываться биологически очищенные бытовые и органически загрязненные сточные воды, химико-механически очищенные слабоминерализованные сточные воды, условно чистые и ливневые воды. В буферном пруду могут происходить взаимная нейтрализация стоков и выпадение получившихся при реакции нерастворимых солей. Здесь же могут выпадать в осадок различные механические примеси, например, из ливневых вод и т. п. В этом случае в голове буферного пруда предусматривается шламохранилище (рис. 49), в котором осаждаются взвешенные вещества. В буферный пруд перетекает осветленная вода.[ . ]
Кроме того, в прудах могут накапливаться ливневые воды от обвалований нефтяных парков и нефтеналивных эстакад. В зависимости от назначения различают промежуточные и буферные пруды. Промежуточные пруды устраиваются после нефтеловушек и предназначаются для снижения концентрации нефтепродуктов и усреднения стоков, поступающих на доочистку. Продолжительность отстаивания сточной воды в промежуточных прудах равняется 6 часам.[ . ]
Верхний каскад пруда задерживает механические примеси и более крупные частицы, поступающие с ливневыми паводковыми водами. Вода через трубы диаметром 600 — 800 мм поступает на ложе пруда нижнего каскада, где в основном и происходит очистка воды от нефти и солей.[ . ]
Условночистые и ливневые стоки сбрасываются в пруд без очистки. После усреднения и отстоя сточные воды фильтруются и перекачиваются на глубокую доочистку методами адсорбции и ионообмена. Очищенная вода поступает на пополнение оборотных систем промышленного водоснабжения.[ . ]
При проектировании прудов, имеющих естественный водосбор, водосбросные сооружения следует рассчитывать на дополнительный пропуск паводкового и ливневого расходов. Для образования емкости пруда в зависимости от обусловленных рельефом условий выпуска устраивают запруды по тальвегам, используют существующие выемки (котловины), ограждают территорию дамбами. Верхний пруд имеет 2—3 впуска. Для лучшего распределения потока сточной жидкости поперек верхнего пруда устраивают два ряда плетней. Перепуски из прудов обычно делают в виде лотков через 30 м шириной 0,4 м. Из нижнего пруда вода выпускается при помощи шахтных водосбросов.[ . ]
На зарубежных НПЗ для ливневых вод предусматривают самостоятельную систему канализации, по которой они направляются в специальный пруд и после отстаивания сбрасываются в водоем. Имеются заводы, на которых очищенные ливневые воды после прудов используются для подпитки оборотных систем [116]. На нескольких отечественных НПЗ ливневые и талые воды перед сбросом в водоем также направляют в пруды для отстаивания.[ . ]
На НПЗ в г.Белла-Чейсс ливневые воды, задержанные опоясывающей территорию дамбой, двумя насосами производительностью по 1700 м3/ч откачиваются в отдельный уравнительный пруд и затем поступают в окислительный ливневый пруд, из которого используются для пожаротушения расходом до 1700 м3/ч [37]. На нефтезаводе фирмы sities Service Oil Со, в г. Лейк-Чарльз (шт.Луизиана) для подпитки применяется смесь поверхностных и производственных сточных вод, прошедших флотационную очистку, а также продувочных вод, откачиваемых с завода СК той же компании [54].[ . ]
Вода среднего и нижнего ливневых прудов Новополоцкого НПЗ по своему солевому составу отвечает требованиям, предъявляемым к под-питочной воде (табл.5 [I]). Вероятность превышения этих требований -не более 0,05. То же самое относится к содержанию взвешенных веществ и нефтепродуктов. Величины ХПКбиХр и БПК за редким исключением не превышают соответственно значений 100-130 и 10-15 мг 02/л, что является характерным для биохимически очищенных нефтезаводских сточных вод.[ . ]
В пробах воды из фермерских прудов при 21—29°С некоторые сальмонеллы выживали в течение 14—16 дней [27]. При выдерживании в резервуарах в течение 20 дней летом или 60 дней зимой стоков с фермерских дворов была получена вода, не содержащая сальмонеллы («Salmonella free») [28]. Подобные же результаты были получены при исследовании городских ливневых стоков [23]. В пробах ливневых стоков, зараженных S. typhimurium и хранимых при 20°С, к 10-му дню отмечалась 99% гибель сальмонелл, при хранении при 10°С 5% клеток этого штамма выживали более 14 дней.[ . ]
В качестве отстойных сооружений пруды за рубежом имеют менее широкое применение, чем в СССР, В основном они применяются там для усреднения потоков сточных вод или аварийного хранения сточных вод и сбора ливневых вод.[ . ]
Для очистки поверхностных (талых и ливневых) вод на предприятиях имеются очистные сооружения поверхностного стока (пруды-нако-пители). Характеристика поверхностных стоков, отводимых с территории НПЗ, приведена в табл. 5.4.[ . ]
В результате длительного пребывания в пруду вода практически полностью осветляется. В отсутствие загрязнений (БПКполн = 20—25 мг/л) ливневой сток направляют на,подпитку оборотных систем; при БПКполн>25 мг/л — на сооружение биохимической очистки стоков первой системы канализации.[ . ]
В ФРГ на заводе фирмы ESSO AG- в г.йнголыитадте ливневые воды собираются в пруд объемом 12000 м3 и затем используются в оборотных системах [3]. На НПЗ фирмы Deutsche Shell АО атмосферные осадки, собираемые в два резервуара по 10 ООО м3, являются основным источником водоснабжения [4].[ . ]
В настоящее время поверхностные воды в промышленно-ливневую канализацию отводятся только с территории действующих технологических установок, резервуарных парков и эстакад. Отведение их с незастроенных площадок .не организовано, т. е. они служат дополнительным источником загрязнения окружающей среды и водоемов. Отдельная система канализации для них предусмотрена только на заводах, построенных за последние годы. Необходимо обеспечить сбор этих вод со всей площадки завода путем дополнительного сооружения кюветов, дождеприемников, обвалований, накопительных и усреднительных прудов и т. д.[ . ]
Качество поверхностных вод, прошедших отстаивание в пруду, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к подпиточной воде оборотных систем, однако в отдельные периоды все же отмечаются повышенные концентрации солей. По ХПК и БПК эти воды практически не отличаются от воды первой канализационной системы, прошедшей биохимическую очистку. Таким образом, поверхностный сток с территории НПЗ, аккумулированный в «прудах ливневых вод», можно использовать для подпитки оборотных систем.[ . ]
К гидротехническим мероприятиям по регулированию стока тальк и ливневых вод и ликвидации разрушительного действия водной эрозии относят строительство прудов, водоёмов, водозадерживающих и водоотводящих валов и канав, донных запруд и т.д.[ . ]
В табл. 5 приведены данные БашНИИНП по химическому составу талых и ливневых вод с незастроенной территории уфимских НПЗ, а также обобщенные данные заводских лабораторий по качеству воды ливневых прудов Новополоцкого и Киришского НПЗ.[ . ]
Б зависимости от рельефа местности может потребоваться устройство двух и более ливневых прудов.[ . ]
Сальмонеллы часто обнаруживаются в загрязненных водах, включая сточные воды [19], буферные пруды [20], воды ирригационных систем [21], реки [22], ливневые стоки [23], приливную морскую воду [14, 24]. Пастбища, площадки для продажи скота, бойни [25] могут выступать в роли основных источников сальмонелл, попадающих в реки и озера, используемые для рекреационных целей. На выживаемость в воде сальмонелл и бактерий — показателей фекального загрязнения — влияют одни и те же факторы. Сообщается о выделении сальмонелл из загрязненных рек. Например, из Ред Ривер (северная Дакота) они выделялись на расстоянии 35 км ниже по течению от выпусков сточных вод до наступления сезона обработки сахарной свеклы. Однако с увеличением переработки сахарной свеклы сточные воды, поступающие в реки в январе под ледяной покров, доставили большое количество питательных веществ, и сальмонеллы выделялись уже.на расстоянии 118 км вниз по течению, или на расстоянии 4-суточного пути воды от ближайших источников загрязнения теплокровными животными [26].[ . ]
Сточные воды могут применяться и в прудовых хозяйствах. Так, выращивание рыбы и водных растений в прудах, удобряемых стоками и экскрементами, широко практикуется, особенно в Азии. Например, в Индии в 80-х гг. 20 в. имелось более 130 систем рыбоводных прудов, использующих такие отходы, общей площадью около 12000 га. В частности, в Калькутте расположена самая большая в мире (4400 га) система, в которую поступают неочищенные СВ и ливневый сток. В прудах разводят карпа и тиляпию, достигающих товарной массы в течение 5-6 мес. Продуктивность прудов — более 1000 кг/га. При этом наблюдается снижение общего числа патогенов в них. Вместе с фактом тепловой обработки рыбы перед употреблением в пищу это снижает потенциальный риск для здоровья потребителей.[ . ]
Схема использования сточных вод на внутреннем нефтезаводе малой мощности с минимальным сбросом в пруд-испаритель. Это относительно несложная схема разработана применительно к небольшому нефтезаводу с оборотной системой производительностью 500 м3/ч. Подпитка ее осуществляется термохимически умягченной и фильтрованной водой (15,2 м3/ч), продувочной водой парогенератора после дополнительного испарения части ее для получения пара давлением 1,4 кг/см2 (и,68 м3/ч) и при необходимости — водами из ливневого пруда и скважин без какой-либо их обработки. Потери воды на градирне составляют: за счет испарения — 3, уноса — 0,045; продувки в пруд-накопитель — 0,136%. Нефтесодержащие сточные воды (включая очищенные технологические конденсаты, промывные и поверхностные воды и т.д.) собираются в усреднительном котловане. При увеличении их расхода в период дождей (максимально в 8 раз) избыток загрязненных ливневых вод направляется в ливневый пруд, оборудованный нефтезадерживающими перегородками, из которого вода забирается для противопожарных нужд, и может также откачиваться для подпитки оборотной системы. Сточные воды, прошедшие нефтеловушку АНИ и флотатор, характеризующиеся величиной БПК =145 мг 02/л, смешиваются с водой от отрывки ионитных фильтров, а также со свежей водой и подвергаются термохимическому умягчению СаО и МдО и фильтрованию. Часть умягченной воды (5,7%) используется (в дополнение к обессоленной воде) для получения пара. Сбросу в пруд-испаритель площадью 3,2 га подлежат регенерационные расгворы (3,2 м3/ч) и продувочные воды оборотной системы (0,6В м3/ч) [24]. Химический состав свежей, оборотной и сточной воды для данного примера приведен а табд.9.[ . ]
На НПЗ фирмы guïï ou canada Ltd. в г.Кларксоне (пров.Онтарио) поверхностные воды с площади 132 га направляются в два пруда общим объемом I5I40 м3, рассчитанные на прием стока от максимального дождя, стоимость системы — 3 млн.дол. [42]. Объемы ливневых прудов на канадских нефтезаводах той же компании в гг. Эдмонтоне и Пойнт-Таппере соответственно равны 8 ООО и 15 900 м3 при годовом количестве осадков 447 и 800 мм [43,44]. На НПЗ фирмы Shell Canada, в г.Монтреал-Исте (пров.Квебек), занимающем площадь 202 га, поверхностные воды собираются « два пруда, сооруженные взрывным методом в скалистом грунте; суммарный их объем — 9917 м3. Избыток поверхностных вод в период сильных ливней направляется в третий пруд объемом 2574 м3 [45].[ . ]
Последующая доочистка производственных сточных вод после нефтеловушек, если требуется, производится в отстойных прудах с длительным (от нескольких дней до нескольких месяцев) периодом отстаивания. Отстойные пруды являются простыми и вместе с тем надежно работающпмп сооружениями. Так как на нефтебазах основные количества сбрасываемых сточных вод (вода из резервуаров и загрязненные ливневые воды) поступают периодически в течение сравнительно короткого времени, отстойные пруды являются одновременно и хорошими аккумуляторами сточных вод.[ . ]
Приведенные данные показывают, что при исключении попадания сточных вод с большим солесодержанием в существующие на НПЗ ливневые пруды вода из них может быть использована в оборотной системе.[ . ]
На плотине второго каскада биопруда водослив устроен на двух уровнях. Верхний водослив служит для предотвращения смыва плотины ливневыми стоками. Нижние трубы оборудованы сифоновыми водосливами для поддержания заданного уровня в пруду. Там же установлены заглушки, которые открываются, для осушения ложа пруда или аварийного спуска воды.[ . ]
На НПЗ фирмы Texaco me. в Вест-Талсе устройства для сепа-рации и удаления нефтепродукта из поверхностных вод расположены на выходе из пруда [47]. Ливневые воды, сбрасываемые из прудов на нефтезаводе в Кларксоне, проходят через нефтеловушку с параллельными пластинами [42].[ . ]
Особо следует обратить внимание на специальное обоснование назначения ВЗ в Чебоксарах, создание искусственных водотоков и водоемов в качестве охраняемых объектов, прудов-отстойников для сточных вод и т. д. В силу того, что природные воды Чебоксар характеризуются высокой степенью загрязнения, необходима их реабилитация. Это комплекс воздействий на природные воды и другие компоненты экосистемы с целью возвращения последней утраченных свойств и качеств (Орлов, Черногаева, 1999). Внутри ВЗ Чебоксар следует выделить прибрежную защитную полосу с наиболее жестким режимом, хотя данная мера вызовет негативное отношение со стороны владельцев дачных участков и гаражей, размещенных в долинах малых рек. Это не должно нас пугать, так как именно речные долины являются для города его экологическим каркасом. ВЗ в Чебоксарах должна соблюдаться не только для открытых естественных русел, но и для каналов, водотоков в трубах, коллекторов, набережных и т. п. Поэтому при обустройстве набережных в их подошве следует устраивать дренажи, фильтры для обеспечения гидравлической связи подземных и поверхностных вод. Кроме того, подобная связь всегда возникает при попытках засыпки ручьев и оврагов, забора русла и т. п. При этом формируются подрусловые потоки и другие грунтовые воды, которые также следует учитывать при обустройстве ВЗ. Очевидна недопустимость сброса неочищенных ливневых и талых вод в гидрографическую сеть города, откуда они затем попадают в Чебоксарское водохранилище.[ . ]
Асфальтирование дорог, кюветов, канав является обязательным. Применение твердого дорожного покрытия значительно уменьшает загрязненность поверхностных вод взвешенными веществами и поэтому снизит заиление ливневых прудов.[ . ]
Система для сбора поверхностных вод с территорий 583 га является самой большой из всех канализационных систем завода и рассчитана на расход 9200 м3/ч. Ока включает обширную сеть дамб, открытых канав и контрольных устройств. Ливневые воды, не загрязненные нефтепродуктами, поступают в пруд объемом I5I40 м3 и затем в три рециркуляционных пруда общим объемом I5I40 м3, используемые также для приема биохимически очищенных и доочищенных производственных сточных вод [II].[ . ]
В соответствии с «Исходными данными и основными положениями для проектирования производственных водоснабжения и канализации нефтеперерабатывающих заводов», утвержденными б. Министерством нефтяной промышленности СССР в 1955 г., пруды на нефтеперерабатывающих заводах служат для усреднения расхода и состава стоков, содержащих нефтепродукты, а также для дополнительного отстаивания после нефтеловушек или после сооружений для доочистки сточных вод. Кроме того, в прудах можно накапливать ливневые воды от обвалований нефтяных парков и нефтеналивных эстакад.[ . ]
Предложена программа «рекультивации» рек (Маслов, Минаев, 1985). Она предусматривает: 1) противоэрозионные меры на склонах; 2) выделение прирусловых водоохранных зон; 3) сооружение регулирующих сток водохранилищ; 4) создание в верховьях речек и оврагах наносозадерживающих прудов; 5) ограничение пропускной способности пойм путем посадки кустарников, отсыпки валов и дамб, перекрытия понижений, залужения прирусловых валов и песков; 6) отвод части руслообразующих наносов на пойму путем сооружения донных порогов в русле; 7) стимулирование донной эрозии в руслах рек путем спрямления отдельных излучин; 8) защиту берегов от размыва; 9) механическую или гидромеханическую расчистку русел от наносов и растительности; 10) сохранение пойменных озер и стариц; 11) защиту рек от поступления в них сточных вод и животноводческих стоков, сбросов ливневой канализации и т.п.[ . ]
Кроне указанных групп сточных вод, на территории завода образуется поверхностный сток в период дождей и таяния снега. Протекая по территории завода, он загрязняется нефтепродуктами и взвешенными веществами. Качество этих вод на действующих НПЗ характеризуется показателями, приведенными в табл.4. Ливневые и талые воды отводятся с территории завода в пруд-накопитель. Очистка этих вод должна производиться на сооружениях, приведенных на рие.З.[ . ]
Поверхностные стоки НПЗ несут песок, взвешенные вещества различной природы, в том числе плавающие и эмульгированные нефтепродукты. Вследствие периодичности выпадения осадков и значительного колебания их интенсивности загрязненность поверхностных вод изменяется в широких пределах (см. табл. 6.2), поэтому ливневые пруды кроме функций аккумулятора стоков выполняют функции очистных сооружений.[ . ]
Жабры рыб действуют как легкие. Мельчайшие красные волокна, прикрепленные к жаберной дуге, содержат многочисленные кровяные клетки, поглощающие из воды растворенный кислород и отдающие углекислый газ. Недостаток кислорода приводит к смерти от удушья. В естественных условиях это может случиться зимой в мелких озерах и прудах, покрытых льдом и снегом в течение длительного времени. Однако чаще к таким последствиям приводит бактериальное разложение органических веществ, содержащихся в сточных водах, вследствие чего истощаются запасы растворенного кислорода. При сливе в водоемы бытовых сточных вод без надлежащей очистки, а также загрязненных ливневых вод содержание растворенного кислорода может уменьшиться. Это приводит либо к гибели рыб, либо к их уходу в другие места. В конце лета после нескольких месяцев тепловой стратификации в глубоких эвтрофицированных озерах застойная вода вблизи дна может содержать слишком мало кислорода, что заставляет рыб жить в белее теплой воде у поверхности. Сильное цветение водорослей в верхнем слое может в определенных условиях привести к резкому уменьшению кислорода в течение одной ночи, что приводит к гибели рыбы.[ . ]
На нефтезаводе фирмы Shell Refining Australia Ltd. в г.Клайде осуществлены разделение «чистых» и нефтесодержащих поверхностных вод и предварительная очистка последних на нефтеловушках sheii типа cpi (с гофрированными пластинами), расположенных по возможности ближе к местам формирования этих вод. Затем общий поток всех поверхностных вод последовательно проходит нефтеловушку АНИ, ливневой пруд и в смеси с биохимически очищенными сточными водами — песчаные фильтры [50].[ . ]
Сточные воды установок, расположенных на склоне или у подножья возвышенности, не должны смешиваться с внепло-щадочными поверхностными водами. Для этого вдоль границы их распространения следует устраивать заасфальтированные нагорные канавы. Если рельефы отдельных участков территории предприятий различаются, следует применять комбинированную систему отвода поверхностных вод: наземную и подземную. При достаточно выраженном рельефе местности поверхностные воды можно отводить по наземной системе вплоть до ливневых прудов, а при более пологом или горизонтальном — по открытым водотокам, переходящим в закрытую ливневую канализацию. От рельефа местности зависит также число ливневых прудов (два и более).[ . ]
Источник