Водоотведение в сельскохозяйственном водоснабжении

Острейшей проблемой сельскохозяйственного водоснабжения являются сточные воды, которые делятся на хозяйственно-бытовые, при наличии канализации, производственные и сточные воды животноводческих комплексов. Хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды проходят механическую и биологическую очистку и в основной массе, около 80 % от общего объема, отнесенные к категории недостаточно очищенных, сбрасываются в водотоки и водоемы.

Комплексы общественного животноводства являются мощнейшим источником накопления громадного количества навоза, который при неправильной технологии хранения и использования представляет большую опасность окружающей среде. Так, количество жидкого навоза, поступающего от свиноводческого комплекса по откорму 100000 голов свиней в год, составляет 3000 тыс. т в сутки (свыше одного миллиона тонн в год), а от комплекса по откорму 10000 голов молодняка КРС – 250 т/сут. или свыше 90000 т/год. Количество отходов от одной коровы эквивалентно отходам от 10 человек, а от одной свиньи – от трех человек.

Навоз животноводческих комплексов подается с ферм в специальные емкости, где твердая фаза осаждается, в последующем высушивается и подается на поля в виде органических удобрений. Жидкая фаза навоза поступает в пруды-накопители, где выдерживается от 20 до 50 суток, в течение которых происходит их биологическая очистка. Пруды-накопители для очистки сточных вод животноводческих комплексов, после которых вода подается на земледельческие поля орошения, еще называют биологическими прудами.

Биологические пруды выполняют те же функции, что и станции полной биологической очистки. Пруды располагаются в пониженных участках местности, сложенных грунтами с низкими коэффициентами фильтрации цепочкой в количестве от 2 до 5. Дно прудов освобождается от кустарника и засыпается илистым грунтом. Вокруг прудов создается зона санитарной охраны шириной до 300 м.

Время пребывания сточных вод во втором и последующих прудах () рекомендуется устанавливать, исходя из отношения концентрации по БПК_полн входной (С₀) и выходной (С_х) воды, равного 0,5-0,6 и рассчитывается по формуле /7/:

,

где - коэффициент использования объема пруда (при ровных берегах равный 0.8-0.9, а при сильно изрезанных – 0.6-0.7);

К - коэффициент скорости самоочищения, зависящий от температуры воды:

,

где T – температура сточной воды.

Площадь зеркала пруда определяется из выражения:

,

где - объем сточных вод за сутки, м³;

- растворимость кислорода в воде при данной температуре;

- концентрация кислорода в воде;

- интенсивность атмосферной реаэрации (для непроточных водоемов равная 1.3 г/м² сут.).

Расчетная глубина биологического пруда составит:

.

Из приведенной формулы видно, что чем выше концентрация органических веществ в сточной воде, тем меньше должна быть глубина пруда. Опыт эксплуатации биологических прудов показывает, что в зависимости от температуры воды, освещенности, скорости ветра и мутности возможно снизить концентрацию загрязняющих веществ по БПК_полн на 30-90 %, коли индекс на 95-99 %.

Большую очистительную роль в биологических прудах играют макрофиты (камыш, рогоз, тростник и пр.). Их биомасса достигает при благоприятных условиях 40-50 т/га в южных районах и 15-20 т/га в средней полосе. Макрофиты извлекают из воды биогенные вещества (фосфор, азот, калий), которые накапливаются в фитомассе растений, поэтому требуется их периодическое окашивание. Скошенная масса растений используется в качестве удобрений, добавок к корму животных, для изготовления картона и некоторых медицинских препаратов.

Контрольные вопросы

1. Почему коммунально-бытовое водоснабжение занимает ключевое место в водохозяйственной деятельности?

2. Каковы основные критерии выбора источника коммунально-бытового водоснабжения?

3. В чем специфика водоподготовки в коммунально-бытовом водоснабжении?

4. Каковы основные методы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод?

5. Почему при выборе источника сельскохозяйственного водоснабжения предпочтение отдается подземным водам?