Qж=m·n·t/1000 , где
Qж – годовой выход
экскрементов, т;
n – численность поголовья
животных;
m – масса выхода экскрементов
на 1 животного в сутки, кг;
t – расчетный период, сутки.
Qж= 5,1·108000·365/1000=201042 т/год
Затем рассчитывается объем
воды, расходуемый для смыва экскрементов:
Qв=n·c·t/1000, где
Qв – годовой расход
воды, т;
n – численность поголовья
животных;
с – суточный расход воды,кг;
t – расчетный период, сутки.
Qв=108000·10·365/1000=394200 т
После этого определяется годовая
масса сточных вод, для чего суммируется
масса экскрементов и расход воды для
смыва.
Qс= Qж + Qв
Qс=201042+394200=595242 т
Далее рассчитывается масса
твердой и жидкой фракций. Для этого используются
следующие уравнения:
Мт= Qж·Vт/Vз, где
Мт – масса твердой фракции,т;
Qж – годовой выход
экскрементов, т;
Vт – влажность твердой
фракции, %(показатель в диапазоне
от 82 до 86%)
Vз – влажность экскрементов,
%(показатель в диапазоне от 87
до 92%)
Мт=201042·85/90=189873 т
Мж= Qс – Мт, где
Мж – масса жидкой фракции, т;
Qс - масса сточных вод,
т;
Мт – масса твердой фракции,
т.
Мж=595242-189873=405369 т
Твердая фракция складируется
на отведенных территориях, с которых
также выносятся биогенные вещества их
количество в навозе и потери рассчитываются
как с ферм. Вынос азота принимается в
размере 2% от исходного содержания, а фосфора
– 0,2%.
Что касается концентрации азота
и фосфора в 1 т навоза, то необходимо учесть
их частичный переход в жидкую фракцию.
Так, в сточных водах комплексов КРС содержание
азота в 1 т составляет 0,9 - 2,1 кг, фосфора
0,3 -1,1 кг; для свинокомплексов 0,1 - 0,7 кг
и 0,4 - 0,5 кг. Количество веществ в твердой
фракции определяют как разность между
общим содержанием и содержанием в жидкой
фракции.
Для N: 4,5-0,2=4,3 кг - в твердой фракции
N
Для P: 1,9-0,4=1,5 кг – в твердой фракции
Р
Потери твердой фракции составят:
Для (N) W т.ф.=Мт.ф.·4,3=816454 кг
Для (Р) Wт.ф.=Мт.ф.·1,5=284810 кг
Для (Р):
284810-100%
Х-0,2%
Х=569,6кг
Для (N):
816454-100%
Х-2%
Х=16329,1кг
Жидкая фракция в хозяйствах
используется по разному:
- отправляется на 569,6 биологическую
очистку и отводится в реки;
-идет на орошение полей,
где возделываются сельскохозяйственные
культуры.
Если жидкая фракция направляется
для орошения сельскохозяйственных культур,
то поступление загрязняющих примесей
определяется по формуле:
Рж = 4,21·Mж·WJ(1-П), где:
Рж - поступление биогенного
вещества в водный объект с жидкой фракцией
за 1 год, кг;
Мж - масса жидкой фракции, т;
W - содержание биогенного
вещества в жидких отходах, кг
- в 1 т;
J - коэффициент, учитывающий
динамику поступления возвратных
вод (принято 0,25 -0,4);
П- количество примесей , задерживаемых
почвой, в долях от единицы;
4,21 - переходный коэффициент
к годовому выходу навоза.
Рж (N)= 4,21·405369·0,2·0,3(1-0,005)=101884,2кг
Рж(Р)=4,21·405369·0.4·0,3(1-0,0025)=204280,4кг
Комплекс КРС:
Масса экскрементов, выделяемых
за год животными:
Qж=m·n·t/1000
Qж=30·2100·365/1000=22995 кг
Объем воды, расходуемый для
смыва экскрементов:
Qв=n·c·t/1000
Qв=2100·30·365/1000=22995 кг
Годовая масса сточных вод:
Qс= Qж + Qв
Qс=22995+22995=45990 кг
Масса твердой фракции:
Мт= Qж·Vт/Vз
Мт= 22995·85/90=21717,5 т
Масса жидкой фракции:
Мж= Qс – Мт
Мж=45990-21717,5=24272,5 т
Содержание биогенных веществ
в твердой фракции:
Для N: 4,5-2,0=2,5 кг - в твердой фракции
N
Для P: 2,3-1,0=1,3 кг – в твердой фракции
Р
Потери твердой фракции составят:
Для (N) W т.ф.=Мт.ф.·2,5=54293,8 кг
Для (Р) Wт.ф.=Мт.ф.·1,3=28232,8 кг
Для (Р):
28232,8-100%
Х-0,2%
Х=56,5кг
Для (N):
54293,8-100%
Х-2%
Х=1085,9 кг
Поступление биогенного вещества
в водный объект с жидкой фракцией:
Рж = 4,21·Mж·WJ(1-П)
(N) Рж=4,21·24272,5·2·0,3(1-0,005)=61005,7кг
(Р) Рж=4.21·24272.5·1·0.3(1-0.002)=30594,9кг
2.4 Расчет поступления
биогенных веществ с естественных
растительных сообществ
Биогенную нагрузку определяют
по зависимости:
Рлеса=W. L. F .а
где Рлеса – поступление
биогенных веществ с лесных экосистем
в водный объект, кг;
W – удельное количество
элемента, поступившего в лесную
подстилку с растительным спадом,
кг/га;
L – коэффициент естественных
потерь элемента при разложении
спада (N = 0.035, Р = 0.008);
а – коэффициент миграции в
зависимости от удаленности водного источника
F – площадь леса, га;
1 субводосбор
(N) Рлес смеш.1=37. 0,035. 22. 1=28 кг
(P)Рлес смеш.1=5,4.0,008.22. 1=1 кг
(N)Pлес смеш2=37.0,035.82.1=106 кг
(P)Pлес смеш2=5,4.0,008.82.1=4 кг
(N)Рлес смеш3=37.0,035.138.0,6=107 кг
(P)Рлес смеш3=5,4.0,008. 138.0,6=4 кг
2 субводосбор
(N)Pлес смеш1=37.0,035.79.1=102 кг
(P)Pлес смеш1=5,4.0,008.79.1=3 кг
(N)Pлес смеш2=37.0,035.61.1=79 кг
(P)Pлес смеш2=5,4.0,008.61.1=3 кг
3 субводосбор
(N)Pхв.лес=16.0,035.29.1=16 кг
(P)Pхв. лес=4,3.0,008.29.1=1 кг
(N)Pлиств.лес 1=48.0,035.32.1=54 кг
(P)Pлиств.лес 1=7,3.0,008.32.1=2 кг
(N)Pлиств.лес2=48.0,035.169.0,8=227 кг
(P)Pлиств.лес2=7,3.0,008.169.0,8=8 кг
5 субводосбор
(N)Pсмеш.лес=37.0,035.285.0,8=295 кг
(P)Pсмеш.лес=5,4.0,008.285.0,8=10 кг
Вынос к водному объекту элементов
при разложении лугового и растительного
опадав вычисляют по формуле:
W луга=
W F а
где: W луга - поступление
биогенных веществ травянистых сообществ
в водный объект, кг;
W - удельный вынос элемента
при разложении растительного
опада, кг/га;
F - площадь луга;
а - коэффициент миграции в зависимости
от удаления водного источника.
1 субводосбор
(N)Wест.сенок.=1,8.101.0,4=73 кг
(P)Wест.сенок.=0,04.101.0,4=2 кг
2 субводосбор
(N)Wест.сенок 1=1,8.184.0,6=199 кг
(P)Wест.сенок 1=0,04.184.0,6=4 кг
(N)Wест.сенок2=1,8.74.0,4=53 кг
(P)Wест.сенок2=0,04.74.0,4=1 кг
3 субводосбор
(N)Wест.сенок=1,8.122.0,9=198 кг
(P)Wест.сенок=0,04.122.0,9=4 кг
(N)Wболота верх 1=1,8.6.1=11 кг
(P)Wболота верх 1=0,04.6.1=0,2 кг
(N)Wболота верх 2=1,8.30.1=54 кг
(P)W болота верх 2=0,04.30.1=1,2 кг
4 субводосбор
(N)Wест.сенок1=1,8.81.1=146 кг
(P)Wест.сенок1=0,04.81.1=3 кг
(N)Wест.сенок2=1,8.100.0,8=144 кг
(P)Wест.сенок 2=0,04.100.0,8=3 кг
(N)Wест.сенок3=1,8.241.0,9=390 кг
(P)Wест.сенок3=0,04.241.0,9=9 кг
(N)Wкустарн.1=48.0,035.18.1=30 кг
(P)W кустарн.1=7,3.0,08.18.1=11 кг
(N)W кустарн.2=48.0,035.91.1=153 кг
(P)W кустарн.2=7,3.0,08.91.1=53 кг
5 субводосбор
(N)Wболото верх 1=1.8.26.1=47 кг
(P)Wболото верх 1 =0,04.26.1=1 кг
(N)Wболото верх 2 =1,8.21.1=38 кг
(P)Wболото верх 2=0,04.21.1=1 кг
(N)Wболото верх3=1,8.96.1=173 кг
(P)Wболото верх3=0,04.96.1=4 кг
2.5 Вынос биогенных
веществ с территорий населенных
пунктов
Расчет поступления веществ
с жилых объектов осуществляют по следующим
уравнениям:
1. Для стоков, не проходящих
очистные сооружения:
Рc1=W. n. a.10-3 .t
380чел
(N)Pc1=2.62.380.365.0.8.10-3=291 кг
(P)Pc1=1,45.380.365.0,8.10-3=161 кг
360чел.
(N)Pc1=2.62.360.365.0.8.10-3=275кг
(P)Pc1=1,45.360.365.0,8.10-3=152 кг
2. Для стоков, проходящих
через очистные сооружения:
Рc1=W.n.(1-p) a.10-3.t
Где Рc1 – вынос биогенных
веществ с жилых объектов, кг;
W – удельное поступление
элемента с бытовыми стоками (
для N = 2.62 г/сутки на человека, для
Р = 1.45 г/сутки);
n – численность населения;
t – расчетный период, сутки;
p – коэффициент, характеризующий
эффективность очистки бытовых
стоков от элемента;
a – коэффициент миграции.
4120 чел.
(N)Pc1=2.62.4120(1-0.50)0.6.10-3.365=1182 кг
(P)Pc1=1,45.4120(1-0,30)0,6.10-3.365=916 кг
Объем загрязнений, формирующийся
в результате стоков с застроенной части
сельских населенных пунктов, рекомендуется
выполнять по зависимости:
Рc2=(W .F .a .t) .10-3
где Рc2 – вынос элемента,
кг;
W – удельное поступление
элемента с хозяйственных застроек
(для N – 16.62 г, для Р – 8.22 г);
t – расчетный период, сутки;
F – площадь, занятая под
хозяйственными застройками, га;
а – коэффициент миграции;
4120 чел.
(N)Pc2=(16.62.105.365.0.6)10-3=382 кг
(P)Pc2=(8,22.105.365.0,6)10-3=284 кг
380 чел.
(N)Pc2=(16,62.56.365.0,8)10-3=272 кг
(P)Pc2=(8,22.56.365.0,8)10-3=134 кг
360 чел.
(N)Pc2=(16,62.40.365.0,8)10-3=194 кг
(P)Pc2=(8,22.40.365.0,8)10-3=96 кг
Общий вынос для каждого элемента
будет равен:
Рс =Рс1 + Рс2
4120 чел.
(N)Pc=1182+382=1564 кг
(P)Pc=284+916=1200 кг
380 чел.
(N)Pc=291+272=563 кг
(P)Pc=161+164=295 кг
360 чел.
(N)Pc=275+194=469 кг
(P)Pc=152+96=248 кг
2.6. Оценка экологической
нагрузки биогенных веществ на
водный объект
Биогенную нагрузку на реки,
озера, водохранилища оценивают по концентрации
элементов в стоках. Обычно определяют
среднесуточную концентрацию соединений
азота и фосфора от конкретного источника.
Для сельскохозяйственных угодий, населенных
пунктов, естественных экосистем, территорий
хранения навоза и площадей утилизации
жидкой фракции среднюю экологическую
нагрузку рассчитывают по следующим уравнениям:
С(NО3)= 4,5•10?·P·?•Ф/V•F·t
С(P2О5)= P· 10? •Ф/ V•F·t где:
С - концентрация биогенного
вещества, мг/л;
Р - вынос элемента от источника
загрязнения, кг;
? - коэффициент, характеризующий
содержание нитратного
азота в стоке (0,92);
Ф - модульный коэффициент для
перехода от среднегодовых концентраций
к максимальным (0,92);
V- объем поверхностного
стока, м3/га;
F - площадь занимаемая
источником загрязнения, га (площадь
под орошения жидкой фракции
берется исходя из вида животных
и их численности );
t — время, сутки. Для населенных
ферм КРС-215дней, для с/х угодий-
210 дней, остальное-365 дней. (Табл.7).
1 субводосбор
Кукуруза-1
С(NО3)= 4,5•10?·461646,8·0,92·0,92/300•87·210=320,6
мг/л
С(P2О5)= 13235,9· 10? •0,92/
300•87·210=2,2мг/л
Лен-долгунец-1
С(P2О5)= 5862,3· 10? •0,92/
300•95·210=0,9мг/л
Озимая пшеница
С(NО3)= 4,5•10?·45982,8·0,92·0,92/300•106·210=26,2
мг/л
С(P2О5)= 7111,2· 10? •0,92/
300•106·210=0,98 мг/л
Лен-долгунец-2
С(P2О5)= 5254,9· 10? •0,92/
300•67·210=1,1 мг/л
Кукуруза-2
С(NО3)= 4,5•10?·624793,9·0,92·0,92/300•69·210=547,4
мг/л
С(P2О5)= 16700,9· 10? •0,92/
300•69·210=3,5 мг/л
Озимый рапс
С(P2О5)= 1960,9· 10? •0,92/
300•68·210=0,42 мг/л
Яровая пшеница
С(P2О5)= 852,5· 10? •0,92/
300•118·210=0,1 мг/л
Кукуруза-4
С(NО3)= 4,5•10?·438831,1·0,92·0,92/300•96·210=276,4
мг/л
С(P2О5)= 12368· 10? •0,92/
300•96·210=1,9 мг/л
Многол. травы
С(P2О5)= 5189,3· 10? •0,92/
300•111·210=0,7 мг/л
Лен-долгунец-3
С(P2О5)= 7250,9· 10? •0,92/
300•94·210=1,1 мг/л
Лен-долгунец-4
С(P2О5)= 5924,6· 10? •0,92/
300•128·210=0,7 мг/л
Яровой ячмень
С(P2О5)= 1125,7· 10? •0,92/
300•102·210=0,2 мг/л
Гречиха
С(NО3)= 4,5•10?·35124,7·0,92·0,92/300•78·210=27,2
мг/л
С(P2О5)= 2825,3· 10? •0,92/
300•78·210=0,5 мг/л
Подсолнечник
С(NО3)= 4,5•10?·10231·0,92·0,92/300•69·210=9
мг/л
С(P2О5)= 1921,9· 10? •0,92/
300•69·210=0,4 мг/л
Картофель
С(NО3)= 4,5•10?·426228,7·0,92·0,92/300•121·210=213
мг/л
С(P2О5)= 12708· 10? •0,92/
300•121·210=1,5 мг/л
Овес
С(P2О5)= 5002,5· 10? •0,92/
300•106·210=0,7 мг/л
Оз. тритикале
С(NО3)= 4,5•10?·95741,7·0,92·0,92/300•125·210=46,3
мг/л
С(P2О5)= 6048,1· 10? •0,92/
300•125·210=0,7 мг/л
Кукуруза-3
С(NО3)= 4,5•10?·884874,4·0,92·0,92/300•127·210=421,2
мг/л
С(P2О5)= 22153· 10? •0,92/
300•127·210=2,5 мг/л
Лес смешанный-1
С(NО3)= 4,5•10?·28·0,92·0,92/300•22·365=0,04
мг/л
С(P2О5)= 1· 10? •0,92/
300•22·365=0,0004 мг/л
Лес смешанный-2
С(NО3)= 4,5•10?·106·0,92·0,92/300•82·365=0,04
мг/л
С(P2О5)= 4· 10? •0,92/
300•82·365=0,0004 мг/л
Лес смешанный-3
С(NО3)= 4,5•10?·107·0,92·0,92/300•138·365=0,3
мг/л
С(P2О5)= 4· 10? •0,92/
300•138·365=0,002 мг/л
Населенный пункт (4120 чел.)
С(NО3)= 4,5•10?·1564·0,92·0,92/300•105·365=0,5
мг/л
С(P2О5)= 1200· 10? •0,92/
300•105·365=0,1 мг/л
Свинов. Комплекс т.ф.
С(NО3)= 4,5•10?·16329,1
·0,92·0,92/300•46·365=12,3 мг/л
С(P2О5)= 569,6· 10? •0,92/
300•46·365=0,1 мг/л
Ж.ф.
С(NО3)= 4,5•10?·101884,2·0,92·0,92/300•3100·365=1,1
мг/л
С(P2О5)= 204280,4· 10?
•0,92/ 300•3100·365=0,6 мг/л
Естеств. сенокосы
С(NО3)= 4,5•10?·73·0,92·0,92/300•101·365=0,03
мг/л
С(P2О5)= 2· 10? •0,92/
300•101·365=0,0002 мг/л
2 субводосбор
Овес
С(P2О5)= 5941,8· 10? •0,92/
300•175·210=0,5 мг/л
Мн. травы (сено)
С(NО3)= 4,5•10?·1889,3·0,92·0,92/300•131·210=0,9
мг/л
С(P2О5)= 7798· 10? •0,92/
300•131·210=0,9 мг/л
Озимая рожь
С(NО3)= 4,5•10?·120603,3·0,92·0,92/300•141·210=51,7
мг/л
С(P2О5)= 7288,1· 10? •0,92/
300•141·210=0,8 мг/л
Смешанный лес-1
С(NО3)= 4,5•10?·102·0,92·0,92/300•79·365=0,04
мг/л
С(P2О5)= 3· 10? •0,92/
300•79·365=0,0003 мг/л
Смешанный лес-2
С(NО3)= 4,5•10?·102·0,92·0,92/300•61·365=0,06
мг/л
С(P2О5)= 3· 10? •0,92/
300•61·365=0,0004 мг/л
Естеств. сенокосы-1
С(NО3)= 4,5•10?·199·0,92·0,92/300•184·365=0,04
мг/л
С(P2О5)= 4· 10? •0,92/
300•184·365=0,0002 мг/л
Естеств. сенокосы-2
С(NО3)= 4,5•10?·53·0,92·0,92/300•74·365=0,02
мг/л
С(P2О5)= 1· 10? •0,92/
300•74·365=0,0001 мг/л
3 субводосбор
Картофель
С(NО3)= 4,5•10?·442636,2·0,92·0,92/300•230·210=116,4
мг/л
С(P2О5)= 30986,7· 10? •0,92/
300•230·210=2 мг/л
Мн. травы
С(P2О5)= 3892,5· 10? •0,92/
300•74·210=0,8 мг/л
Яровой ячмень
С(P2О5)= 2308,8· 10? •0,92/
300•140·210=0,2 мг/л
Хвойный лес
С(NО3)= 4,5•10?·16·0,92·0,92/300•29·365=0,02
мг/л
С(P2О5)= 1· 10? •0,92/
300•29·365=0,0003 мг/л
Лиственный лес-1
С(NО3)= 4,5•10?·54·0,92·0,92/300•32·365=0,06
мг/л
С(P2О5)= 2· 10? •0,92/
300•32·365=0,0005 мг/л
Лиственный лес-2
С(NО3)= 4,5•10?·227·0,92·0,92/300•169·365=0,05
мг/л
С(P2О5)= 8· 10? •0,92/
300•169·365=0,0004 мг/л