Как рассчитать очистные сооружения

При проектировании систем водоотведения важно определить производительность очистных сооружений, чтобы они эффективно обрабатывали сточные воды и соответствовали санитарным и экологическим нормам.
Неправильный расчёт может привести к перегрузке оборудования, ухудшению качества очистки и нарушению требований к сбросу.

В этой статье подробно рассмотрим, как рассчитать очистные сооружения — от определения расхода сточных вод до выбора технологической схемы.

1. Основная цель расчёта

Цель расчёта очистных сооружений — определить:

• суточный и часовой объём сточных вод;

• пиковую производительность оборудования;

• время удерживания стоков в резервуарах;

• эффективность стадий очистки;

• объём иловых камер и отстойников.

Результаты расчёта определяют состав технологической линии и габариты сооружений.

2. Нормативная база

Расчёт выполняется по действующим документам:

• СП 32.13330.2018 “Канализация. Наружные сети и сооружения”;

• ГОСТ 17.1.3.13-86 — качество воды и контроль эффективности очистки;

• СанПиН 1.2.3685-21 — санитарные нормы на сбросы сточных вод;

• СП 31.13330.2012 “Водоснабжение. Наружные сети и сооружения”;

• ГОСТ Р 51592-2000 — термины и классификация очистных сооружений.

3. Этапы расчёта очистных сооружений

Расчёт включает несколько последовательных шагов:

1. Определение суточного расхода сточных вод.

2. Определение максимального часового расхода.

3. Расчёт времени отстаивания и объёмов резервуаров.

4. Подбор оборудования для механической и биологической очистки.

5. Определение количества и объёма ила и осадка.

6. Проверка эффективности по нормативам ПДК.

4. Расчёт расхода сточных вод

4.1. Суточный расход

Определяется по формуле:

где:

• Qсут — расход сточных вод, м³/сут;

• N — количество пользователей или работников;

• q — среднесуточный водоотвод на одного человека, м³/сут (обычно 0,15–0,25 для бытовых нужд).

Например:
для 100 человек при q = 0,2 м³/сут:
Qсут = 100 × 0,2 = 20 м³/сут.

4.2. Максимальный часовой расход

Определяется по формуле:

где Kч — коэффициент неравномерности (1,5–2,5 для бытовых стоков).

Пример:
Qсут = 20 м³/сут, Kч = 2 →
Qч.макс = 20 × 2 / 24 = 1,67 м³/ч.

5. Расчёт отстойников и времени отстаивания

Для механической очистки сточных вод применяются первичные отстойники.
Их объём рассчитывают по формуле:

где:

• t — время отстаивания, ч (принимается 1,5–2,0).

Пример:
Vотст = 1,67 × 2 = 3,34 м³.

Таким образом, минимальный объём одного отстойника — 3,5 м³.

6. Расчёт аэротенков (биологической очистки)

Аэротенки предназначены для биологического разложения органических загрязнений.
Их объём определяется по формуле:

где tаэр — время пребывания стоков в аэротенке (6–8 ч для бытовых сточных вод).

Пример:
Qсут = 20 м³/сут, tаэр = 8 ч →
Vаэр = 20 × 8 / 24 = 6,7 м³.

7. Расчёт илоуплотнителя

После биологической очистки образуется активный ил, который необходимо уплотнить.
Объём илоуплотнителя рассчитывают по формуле:

где α — доля осадка (0,005–0,01 для бытовых сточных вод).

Пример:
Vил = 20 × 0,008 = 0,16 м³/сут.

8. Проверка эффективности очистки

После расчёта проводится контроль по показателям БПК₅, взвешенных веществ, аммонийного азота и фосфатов.
Нормативы:

• БПК₅ ≤ 15 мг/л;

• взвешенные вещества ≤ 3 мг/л;

• аммонийный азот ≤ 0,5 мг/л;

• фосфаты ≤ 0,2 мг/л.

Если расчётные параметры не обеспечивают норматив, требуется добавить ступень доочистки (фильтрация, УФ-обеззараживание, сорбция).

9. Корректировка расчёта для промышленных стоков

Для предприятий расчёт выполняется с учётом:

• состава сточных вод (наличие нефтепродуктов, реагентов, кислот);

• температуры и pH;

• суточной неравномерности сброса.

При необходимости предусматриваются флотаторы, нейтрализаторы, сорбционные фильтры и отдельные линии для технологических стоков.

10. Пример итогового расчёта

Для гостиницы на 100 номеров:

• Qсут = 25 м³/сут;

• Qч.макс = 2,1 м³/ч;

• Vотстойника = 4,2 м³;

• Vаэротенка = 8,3 м³;

• Vил = 0,2 м³/сут.

Итого: общий объём сооружений — около 13 м³, степень очистки — до 98 %.

11. Заключение

Расчёт очистных сооружений — это ключевой этап проектирования систем водоотведения.
Он позволяет определить объёмы резервуаров, подобрать оборудование и гарантировать соответствие санитарным нормам.
Правильно рассчитанные сооружения обеспечивают эффективную очистку, минимальные эксплуатационные расходы и стабильную работу на протяжении всего срока службы.