Поля орошения и поля фильтрации
Полями орошения называются специально подготовленные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и используемые одновременно для агрикультурных целей.
Если поля предназначаются только для биологической очистки, без выращивания на них сельскохозяйственных культур, то они носят название полей фильтрации.
В условиях социалистического хозяйства применение полей орошения позволяет решать комплексные проблемы благоустройства городов и развития пригородного сельского хозяйства как ближайшей базы снабжения населения городов овощами. Поэтому поля орошения должны рассматриваться как один из основных способов очистки бытовых сточных вод, и лишь в тех случаях, когда очевидна безусловная нецелесообразность их применения, возможно устройство очистных сооружений других типов.
В настоящее время различают следующие виды полей орошения:
1) коммунальные поля, главной задачей которых является очистка сточных вод, а использование их для сельского хозяйства играет вспомогательную роль;
2) поля орошения летнего типа, при которых орошение земель производится только в летний период, во время вегетативного роста растений; основным назначением этих полей является снабжение растений и ночвы влагой и ценными удобрительными веществами, содержащимися в сточной воде, очистка же сточных вод представляет собой попутный процесс; при летних полях орошения необходимо устраивать искусственные очистные сооружения, которые должны работать в тот период, когда воды не используются для полива; такие поля впервые в 1925 г. были устроены в Ухтомском районе Московской области;
3) круглогодичные сельскохозяйственные поля орошения, которые служат одновременно для очистки сточных вод и их использования для сельского хозяйства. Отличительной особенностью этих полей является то, что устройство их почти не требует предварительной планировки орошаемых земель, что значительно расширяет возможность их применения.
На полях орошения выращиваются различные сельскохозяйственные культуры, а также декоративные и плодовые деревья.
Исследования показывают, что даже наиболее опасные патогенные бактерии желудочно-кишечных заболеваний довольно быстро погибают в почве и не обнаруживаются на овощах. Однако некоторую опасность представляет возможность непосредственного контакта людей и овощей со сточными водами.
Еще более серьезным вопросом является распространение через овощи глистных заболеваний. В сточной воде в большом количестве содержатся яйца гельминтов (глисты, паразитные черви и др.), которые, попадая в почву и на овощи, сохраняют долго свою жизнеспособность и погибают очень медленно (особенно устойчивы яйца аскарид). Поэтому выращивание овощей, употребляемых в пищу в сыром виде (морковь, редис, салат и пр.), может быть допущено только при условии организации предупредительных мер по ликвидации загрязнений, попавших на овощи
Сущность процесса биологической очистки сточных вод, на полях состоит в том, что сточная вода, проходя через фильтрую, щий слой земли, оставляет в ней вследствие первичной адсорб. ции взвешенные и коллоидальные вещества, которые со временем образуют в порах грунта микробиальную пленку. Эта пленка адсорбирует на своей поверхности коллоидальные и растворенные вещества, находящиеся в сточных водах, и, используя проникающий в поры кислород воздуха, окисляет задержанные органические загрязнения, которые превращаются вследствие этого в минеральные соединения. Наиболее хорошо процесс окисления идет в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м), в порах которой пополнение израсходованного запаса кислорода идет быстро. Этот -слой почвы иногда носит название деятельного. В более глубоких слоях почвы процесс окисления идет’ медленнее.
Коммунальные поля орошения и поля фильтрации. При проектировании коммунальных полей следует выбирать открытые участки земли со спокойным рельефом местности, т.е. с уклоном местности, не превышающим по возможности 0,004. Эти поля следует устраивать не ближе чем 300 м от границы застройки населенного пункта и неподалеку от водоема, куда можно было бы отвести профильтровавшиеся сточные воды.
Лучшими для устройства таких полей следует считать песчаные и супесчаные грунты. Поля можно устраивать и на суглинках, и черноземных почвах, однако фильтрующая способность этих грунтов ниже. Наличие большого количества в почве глинистых мелких частиц ухудшает ее фильтрационную способность и воздухопроницаемость из-за уменьшения пустот. Тяжелые суглинки и глина непригодны для устройства полей, так как они обладают слабой фильтрационной способностью и будут заболачиваться. Торфяные грунты нуждаются в предварительном -осушении. Уровень грунтовых вод на территории, используемой под поля, должен быть на глубине не менее 1,5-2,0 м от поверхности.
В настоящее время доказано, что для успешной эксплуатации полей сточную воду необходимо подавать предварительно осветленную, т.е. освобожденную от основных взвесей. Это тем более необходимо, что при отстаивании из сточной жидкости выделяется в осадок до 50-80% гельминтов, что снижает загрязнение ими почвы и овощей в 7-10 раз.
Расчет коммунальных полей орошения и фильтрации производят по так называемой норме нагрузки, под которой понимают то допустимое количество сточной воды, которое может быть очищено на 1 га поверхности полей.
Если на поля фильтрации сточные воды поступают предварительно осветленные, т.е. прошедшие отстойники, то расчетную нагрузку можно повысить в 1,2-1,5 раза. Однако это возможно только при наличии хорошо фильтрующих грунтов, так как в противном случае увеличение нагрузки может привести к заболачиванию полей.
Для вычисления полной площади полей орошения необходимо также учитывать так называемую резервную площадь и площадь, необходимую для устройства валиков, осушительной сети, дорог и вспомогательных помещений.
Резервные участки необходимы, потому что в определенные периоды года (весной во время подготовки площадей к посеву, осенью при сборе урожая, летом в дождливое время) напуск сточных вод на поля орошения не допускается. В эти периоды сточные воды направляются на резервные участки. Размер резервной площади полей орошения определяется коэффициентом а. Величина этого коэффициента тем меньше, чем выше среднегодовая температура в районе расположения полей и чем более разнообразны выращиваемые на полях орошения сельскохозяйственные культуры. Обычно принимают для районов со среднегодовой температурой воздуха до 5°а=1,0, для районов с температурой до 10°а=0,75, до 15°- а =0,5.
Высоту слоя намораживания принимают с учетом климатических условий района расположения полей и характера использования их в летний период. Обычно она лежит в пределах 0,5- 0,6 м.
Расчет площади полей может быть произведен также по так называемому поливному графику. Однако такой расчет возможен только в том случае, если в местностях, где проектируются поля орошения, уже имеются действующие поля, опыт эксплуатации которых можно использовать для построения графика.
Орошение полей сточной водой производят при помощи специальной сети распределительных каналов. Сбор профильтровавшейся очищенной сточной воды осуществляют при помощи осушительной (дренажной) сети. Для этого поля разделяются на отдельные карты, которые представляют собой спланированные прямоугольные участки земли, огражденные со всех сторон раз-Делительными валиками. Размер карты зависит от назначения полей. Размер коммунальных полей орошения назначают обычно в пределах от 5 до 8 га, причем ширина карты составляет 100-150 м, длина от 400 до 800 м. Назначать длину кар-гы меньше указанных пределов нецелесообразно, так как механизированная обработка полей становится в этом случае невыгодной.
При устройстве полей обычно приходится устраивать постои янную и временную оросительные сети.
Постоянная оросительная сеть (рис. 249) не нарушается при сельскохозяйственных работах и состоит из постоянных каналов-временная сеть устраивается внутри поливной карты и нарезается перед поливом.
Чем больше карта по размерам, тем меньше может быть постоянная оросительная сеть. Нарезание временных оросительных каналов при наличии мощного парка сельскохозяйственных машин затруднений не вызывает.
Постановление Совета Министров Союза ССР «О переходе на новую систему орошения в целях более полного использования орошаемых земель и улучшения механизации сельскохозяйственных работ»1 обязывает все колхозы и совхозы в районах орошаемого земледелия, использовав накопленный опыт передовых колхозов и научно-исследовательских организаций, повсеместно перейти на новую систему орошения с применением временных оросительных каналов. Эта система орошения позволяет увеличить размеры поливных карт до 20-40 га, более рационально использовать сельскохозяйственные машины, снизить эксплуатационные затраты на содержание оросительных каналов и пр.
Сточная вода обычно по напорным или самотечным трубоводам подается к самой высокой точке полей орошения, где обычно устраивается распределительный колодец, а оттуда — самотеком в оросительные каналы для распределения по отдельным картам.
Постоянная оросительная сеть состоит из магистрального канала, групповых распределительных каналов и картовых оросителей, обслуживающих отдельные карты. Картовый ороситель является последним элементом постоянной сети.
Полив карты осуществляется через временную поливную сеть. Устройство этой сети зависит от избранного способа полива, который можно производить по бороздам, либо путем затопления, подземного орошения, дождевания, либо при помощи переносных дырчатых труб.
Полив по бороздам применяют чаще всего на полях орошения при овощной культуре. При поливе по бороздам против каждого из выпусков картового оросителя устраивают выводную борозду, располагаемую поперек карты, борозды же нарезаются параллельно картавому просителю на расстоянии 1 м друг от друга Уклон борозд принимают от 0,001 до 0,003 в зависимости от характера грунта. Иногда поливные каналы заменяют переносным дырчатым трубопроводом. Для обеспечения равномерного распределения сточной воды по всем бороздам карте дается также поперечный уклон в пределах от 0,002 до 0,005 в зависимости от плотности грунта. При поливе затоплением карта разбивается поперечными распределительными валиками на ряд полос, орошаемых каждая из картового оросител. Такое орошение чаще всего производят при луговой культуре и на полях фильтрации. Орошение дождеванием применяется только для очищенных сточных вод. Орошение территории нолей можно производить также через систему быстро собираемых и переносных дырчатых трубопроводов.
Постоянная оросительная и распределительная сеть обычно устраивается в валиках в виде открытых каналов. Каналы и лотки трапецоидального или прямоугольного сечения выполняют из железобетона, бетона, бута, кирпича, делают даже земляные одернованные каналы.
Расчет каналов производят по обычным формулам гидравлики для равномерного движения жидкости. Скорости движения воды в каналах должны быть такими, чтобы не размывались стенки каналов, не происходило выпадения взвесей из движущегося потока и чтобы каналы не заилялись. Исходя из этих соображений, скорость принимают равной 0,5-0,6 м/сек. Наименьший уклон принимают для картовых оросителей 0,001, для распределительных и магистральных каналов 0,0005.
Магистральные каналы рассчитывают на секундный расход всей воды, поступающей на поля орошения. Распределительные каналы рассчитывают по суммарному расходу сточных вод, поступающих на карты, орошаемые одновременно.
При крупнозернистых песках в некоторых случаях дренаж устраивают в виде открытых осушительных канав с расстоянием между ними до 100 м.
Закрытый дренаж укладывают преимущественно из неглазурованных гончарных труб диаметром 75-100 мм. Дрены следует располагать перпендикулярно направлению потока грунтовых вод с уклоном дрен от 0,0025 до 0,005. Трубы укладывают с зазорами в 4-6 мм (рис. 252, а и б). Под стыками укладывают глиняную подушку, сверху стыки перекрывают толем, войлоком, перевернутой дерновиной и пр. Открытые осушительные канавы, канавы сборной сети и выпуски устраивают в виде каналов трапецеидальной формы с боковыми стенками под углом естественного откоса грунта. В слабых грунтах стенки канав следует укреплять фашинами, дерном, а иногда и камнем. Расчет этих каналов производят по известным формулам гидравлики. Уклон канав принимают не менее 0,005.
В настоящее время некоторое распространение получают для очистки малых количеств сточных вод так называемые поля подземной фильтрации. Сущность способа очистки и работы полей подземной фильтрации состоит в следующем: сточную воду от здания или группы зданий направляют для предварительного осветления в септик. Осветленная вода поступает в сеть уложенных на глубине 0,3-1,2 м трубопроводов с незаде-ланными стыками, через которые сточная вода поступает в грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. Очищенная сточная вода не собирается в осушительную сеть, а просачивается в толщу грунта или частично уходит с грунтовым потоком.
Круглогодичные сельскохозяйственные поля орошения. Особенностью этих полей являются невысокие нагрузки на 1 га поверхности орошения, а также очень малый объем планировочных работ. Для этих полей используются одно, родные участки колхозных и совхозных земель, которые остаются в пользовании последних. Круглогодичный прием сточных вод вне зависимости от климатических условий достигается за счет применения небольших норм нагрузок — до 10-15 мг в сутки на 1 га поверхности площади орошения. Среднегодовая норма для полей орошения на сельскохозяйственных землях колеблется от 2000-7 500 мъ/га. Следует, однако, иметь в виду, что санитарная сторона подобного типа полей еще окончательно не выяснена. Исследования в этом направлении продолжаются. Отметим, что в Англии, например, устройство полей любого типа не рекомендуется.
Для полей орошения может быть рекомендован 10-польный севооборот с выращиванием овощей, картофеля. Обязательно введение в севооборот многолетних трав и поливного садоводства. Опыт колхозов, применяющих орошение сточными водами, показывает рост урожайности на орошаемых участках в 3-7 раз. Имеющаяся еще небольшая практика эксплуатации дает возможность пока рекомендовать устройство таких полей для средних количеств сточных вод от 500 до 5 000 мг в сутки.
Схема устройства их состоит в следующем: сточные городские воды поступают на очистную станцию, где подвергаются механической обработке, т.е. проходят решетку, песколовку и отстойники. Целесообразно предусматривать на станции регулирующие резервуары для накопления сточных вод за ночной период, во время которого орошение земель не производится. Объем регулирующего резервуара следует рассчитывать на 15-20% суточного расхода воды. Возле резервуара сооружается насосная станция для подачи воды на командные точки полей. Подачу и распределение сточной жидкости по территории полей целесообразно осуществлять по закрытой оросительной сети из асбестоцементных или других труб, выполняющих роль магистральных каналов и распределителей. Выпуск из закрытой сети осуществляется специальными водовыпусками. Возможно сочетание закрытой магистральной сети с открытыми земляными распределителями и картовыми оросителями временного типа. Выпуск сточной жидкости из картовых оросителей в поливные борозды осуществляется выводными канавами при помощи трубок или прорезей в валиках выводной канавы. Взамен выводной канавы может быть применен переносный поливной трубопровод системы И. П. Канардова с прорезями через 70 см, из которых вода подается в поливные борозды.
Очистка сточных вод - Поля орошения и поля фильтрации
Остались вопросы по теме - "Поля орошения и поля фильтрации", задайте их на