Начните с населения, а не с оборудования
Контейнерная станция рассчитывается по двум нагрузкам — гидравлическому расходу и органической нагрузке, — и гидравлическая часть начинается с числа людей, которых станция обслуживает. Национальная практика переводит хозяйственно-бытовое водопотребление в расход сточных вод по фиксированному правилу: совмещённая норма хозяйственно-бытовых стоков составляет 90 % местной нормы водопотребления (GB 50014-2021 §4.1.14). Сами удельные нормы водопотребления дифференцированы по зоне водных ресурсов и размеру города — от 50 л на человека в сутки в низшей зоне до 320 л на человека в сутки в высшей.
Экспортные проекты часто опираются вместо этого на одну национальную норму. British Water Flows and Loads даёт для Великобритании 150 л на человека в сутки; данные US EPA — около 170 л на человека в сутки как типичное значение для жилой застройки, а в проектах часто принимают 284 л на человека в сутки. Вопрос не в том, какая цифра верна сама по себе, а в том, что норма должна соответствовать региону проекта и быть зафиксирована до того, как что-либо на неё умножат.
- Уточните обслуживаемое население, включая рост, ожидаемый на объекте.
- Возьмите норму водопотребления для региона проекта и зоны водных ресурсов.
- Примените правило пересчёта, чтобы получить совмещённую норму хозяйственно-бытовых стоков.
От удельной нормы к среднесуточному расходу
Среднесуточный расход — это население, умноженное на удельную норму водоотведения. В примере на таблице «От населения к производительности» взяты зона 2, средний город и 120 л на человека в сутки: при пересчёте по 90 % получается 108 л на человека в сутки сточных вод, а при обслуживаемом населении 10 000 человек среднесуточный расход составляет около 1 080 м³/сут. Это среднее значение, а среднее — ещё не расчётный расход.
Там, где определяющим фактором служит не население — промышленная площадка, пищевое производство, больница, — расход берут по показаниям водомера или из технологического задания, а удельная норма остаётся лишь перекрёстной проверкой.
Примените коэффициент неравномерности Kz
Станции принимают расход не на постоянном среднем уровне. Коэффициент неравномерности в сухую погоду Kz увеличивает среднесуточный расход до пикового, и резервуары с трубопроводами рассчитывают именно на пик. Таблица 4.1.15 GB 50014-2021 даёт Kz 2.7 при 5 л/с, снижая его до 2.4 при 15 л/с и 1.9 при 100 л/с и до 1.5 при 1 000 л/с и выше; промежуточные расходы интерполируются.
С этой таблицей связаны две оговорки. Издание 2021 года повысило эти коэффициенты: заменённое издание 2006 года использовало значения от 2.3 до 1.3, и многие публикации до сих пор приводят старый набор. Кроме того, ближневосточное соглашение иное: руководство Saudi MEWA использует 1.6 для крупных городов и 2.2 для деревень и посёлков. В экспортном расчёте следует указывать, по какому соглашению он выполнен.
Проверяйте органическую нагрузку, а не только расход
Станция может быть гидравлически рассчитана верно и всё же оказаться заниженной, потому что биология рассчитывается по тому, что несёт вода. Концентрации городских сточных вод публикуются как отраслевая статистика, а не как нормативные значения: национальное обследование 127 станций даёт средний ХПК 220 мг/л, БПК₅ 81.6 мг/л и взвешенные вещества 148.5 мг/л, а значения 80-го процентиля приводятся отдельно. Обычная проектная практика лежит выше средних по обследованию — 250–450 мг/л по ХПК и 100–200 мг/л по БПК₅.
Промышленные сточные воды — отдельный случай. Там, где поток несёт высокую органическую нагрузку — обычный пример — пищевая переработка, — именно органическая нагрузка определяет размер станции, а предварительная обработка фиксируется до того, как рассчитывают биологическую ступень.
Превратите расчётный расход в объём резервуара
Объём резервуара следует из расхода и времени пребывания, которое требует процесс: V = Q × HRT. Время гидравлического пребывания задаётся по назначению резервуара. Национальная практика даёт 1–2 ч для анаэробного резервуара и 0.5–3.0 ч для аноксидного, а возраст ила — 3.5–7.0 сут там, где основная цель — удаление фосфора. Там, где применяется продлённая аэрация, ближневосточное руководство даёт время аэрации 18–36 ч и возраст ила 10–30 сут.
Расчёт по пиковому расходу — консервативный выбор для резервуаров, которые должны пропустить пик, тогда как биологическая ступень, рассчитанная по нагрузке, часто считается по среднему расходу. Какой из вариантов применён, следует указывать, потому что ответы различаются.
От объёма к габаритам и типу контейнера
Затем объёмы превращаются в габариты. Один контейнерный блок охватывает расчётный расход 0.5–15 м³/ч, или 12–360 м³/сут, а собранное оборудование занимает от примерно 3 × 1.5 × 2 м до 16 × 3 × 3.5 м в зависимости от производительности. Верхний конец этого диапазона не может ехать в стандартном сухом контейнере, внутренняя ширина которого всего 2.352 м, и именно ширина и высота, а не объём, определяют маршрут отправки.
Именно поэтому расчёт заканчивается проверкой загрузки, а не заказом. Требуемая производительность определяет, сколько блоков нужно станции; габариты каждого блока определяют, поедет он в сухом контейнере, в контейнере open-top или flat-rack либо генеральным грузом. Только когда оба ответа сходятся, станцию можно предлагать к поставке.