Московский государственный университет печати. Расчет нормативов сброса сточных вод Коэффициент степень полноты сточных вод в водоеме

Технологический цикл одного из предприятий требует потребления значительных количеств воды. Источником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода почти полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водопользования самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйственного). В задаче необходимо вычислить концентрацию наиболее вредного компонента после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентрации по фарватеру реки. А также определить предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компоненту в стоке.

Характеристика реки: скорость течения – V, средняя глубина на участке – H, расстояние до места водопользования – L, расход воды водотока в месте водозабора – Q, шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки – LS. Характеристика стока: вредный компонент, расход воды предприятием (объем сточной воды) – q, концентрация вредного компонента – C, предельно допустимая концентрация – ПДК.

Методика расчета

Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных вод (СВ) до пункта полного смешивания. Выпуск в водоемы сточных вод должен, как правило, осуществляться таким образом, чтобы была обеспечена возможность полного смешивания сточных вод с водой водоема в месте их спуска (специальные выпуски, режимы, конструкции). Однако приходится считаться с тем фактом, что на некотором расстоянии ниже спуска СВ смешивание будет неполным. В связи с этим реальную кратность разбавления в общем случае следует определять по формуле:

где γ - коэффициент, степень разбавления сточных вод в водоеме.

Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления. Расчет ведется по формулам:

где α - коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания. L - расстояние до места водозабора.

где ε - коэффициент, зависящий от места стока воды в реку: при выпуске у берега ε=1, при выпуске в стержень реки (место наибольших скоростей) ε=1,5; Lф/L пр - коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой; D -коэффициент турбулентной диффузии,

где V - средняя скорость течения, м/с; Н- средняя глубина, м; g - ускорение свободного падения, м/с 2 ; m - коэффициент Буссинского, равный 24; с -коэффициент Шези, который выбирают по таблицам. Однако в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, поэтому справедливо приближение

Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора вычисляется по формуле:

Эта величина не должна превышать ПДК (предельно допустимая концентрация).

Необходимо также определить, какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ, концентрация которых в воде изменяется только путем разбавления, по санитарно-токсилогическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле:

где С ст.пред. - максимальная (предельная) концентрация, которая может быть допущена в СВ или тот уровень очистки СВ, при котором после их смешивания с водой у первого (расчетного) пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК.

Предельно допустимый сток рассчитывается по формуле:

В результате вычислений должны быть получены следующие характеристики СВ

Кратность разбавления К;

Концентрация в месте водозабора – Св, мг/л;

Предельная концентрация в стоке – С ст.пред. , мг/л;·

Предельно допустимый сток – ПДС, мг/с;

График функции F=C(L).

Таблица 3.1

Варианты для выполнения задания

Задача № 1

Цель работы: рассчитать характеристики сточных вод, а именно кратность разбавления, концентрацию в месте водозабора, предельную концентрацию в стоке, предельно допустимый сток. Построить график зависимости концентрации вредного компонента от расстояния до места водозабора.

Таблица 1. Входные параметры

Обозначение параметра	Название параметра	Единицы измерения	Физический смысл
V	Скорость течения реки	м/с	Скорость движения воды в реке
H	Средняя глубина на участке	м	Среднее значение глубины реки на рассматриваемом участке
L	Расстояние до места водопользования	м	Расстояние по фарватеру реки от точки сброса сточных вод до места водозабора
L пр	Расстояние до места водопользования по прямой	м	Расстояние по прямой от точки сброса сточных вод до места водозабора
Q 1	Расход воды в реке	м 3 /с	Объём воды, протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени
Q 2	Расход воды в стоке	м 3 /с	Объём воды, протекающей через поперечное сечение трубы, выбрасывающей сточные воды в реку, за единицу времени
С	Концентрация вредного компонента	мг/л	Количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды
С ф	Фоновая концентрация вредного компонента	мг/л	Количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды в естественных условиях
C в	Реальная концентрация вредного компонента	мг/л	Реальная концентрация вредного компонента в месте водозабора
C ст. пред.	Предельная концентрация вредного компонента в стоке	мг/л	Максимальная концентрация, которая может быть допущена в сточных водах, чтобы у расчётного пункта водопользования степень загрязнения не превышала ПДК
ПДК	Предельно допустимая концентрация вредного компонента	мг/л	Максимально допустимое количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды в месте водозабора
ПДС	Предельно допустимый сток	м 3 *мг/(с*л)	Предельно допустимое количество сточных вод, которое может сбрасываться в русло реки
K	Кратность разбавления	-	Показывает, насколько сильно сточные воды разбавятся в водоёме к моменту достижения места водозабора
γ	Степень полноты разбавления сточных вод в водоёме	-	Указывает на то, насколько сточные воды успели разбавиться в водах водоёма к моменту достижения данной точки
β	Коэффициент влияния сточных вод	-	Учитывает влияние гидрологических факторов смешивания и расстояние до места водозабора
α	Коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания	-	Учитывает влияние места выпуска сточных вод в реку, коэффициента извилистости реки и коэффициента турбулентной диффузии
ε	Коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку	-	Учитывает влияние места выпуска сточных вод в реку
Lф/Lпр	Коэффициент извилистости реки	-	Показывает, насколько извилиста река на данном участке
D	Коэффициент турбулентной диффузии	-	Учитывает влияние хаотического движения воды в реке ввиду различных факторов
m	Коэффициент Буссинского	-	Зависит от закона распределения скорости по поперечному сечению потока
c	Коэффициент Шези	-	Показывает сопротивления трения по длине русла реки

Алгоритм решения:

Для того, чтобы решить задачу, сначала нужно вычислить коэффициент турбулентной диффузии:

Условия спуска сточных вод в водоём принято оценивать с учётом их влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления. Расчёт ведётся по формуле:

Итак, многие факторы, такие как состояния реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных вод до пункта полного смешивания. Выпуск в водоёмы сточных вод должен, как правило, осуществляться таким образом, чтобы была обеспечена возможность смешивания сточных вод с водой водоёма в месте их спуска.

Далее необходимо определить, какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчёты проводятся только для консервативных веществ по санитарно-токсикологическому показателю ведности. Расчёт ведётся по формуле:

Где С ст.пред. – максимальная концентрация, которая может быть допущена в сточных водах, или тот уровень очистки сточных вод, при котором после их смешивания с водой в водоёме у расчётного пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК; ПДК – предельно допустимая концентрация.

Следующим шагом будет расчёт предельно допустимого стока(ПДС) по формуле:

Подставим формулу (10) в формулу (15):

Подставляем в функцию формулу (16) и получаем:

Таблица 4. Конечные значения концентрации фенола

	Керосин	Медь	Хром	Фенол	Свинец	Цинк	Хлор	Щ. натр.	Ртуть	Ф. к-та
L,м	C 1 (L) мг/л	C 2 (L) мг/л	C 3 (L) мг/л	C 4 (L) мг/л	C 5 (L) мг/л	C 6 (L) мг/л	C 7 (L) мг/л	C 8 (L) мг/л	C 9 (L) мг/л	C 10 (L) мг/л
	8,383	6,983	7,295	7,953	7,59	7,106	7,388	7,003	6,605	7,338
	7,943	6,119	6,501	7,353	6,864	6,241	6,627	6,22	5,684	6,607
	7,634	5,543	5,962	6,932	6,364	5,659	6,104	5,705	5,088	6,11
	7,388	5,111	5,551	6,602	5,976	5,218	5,701	5,318	4,65	5,73
	7,182	4,767	5,219	6,327	5,658	4,864	5,372	5,009	4,306	5,422
	7,004	4,482	4,941	6,092	5,389	4,57	5,095	4,754	4,026	5,162
	6,846	4,24	4,703	5,886	5,156	4,32	4,857	4,536	3,79	4,939
	6,704	4,031	4,495	5,703	4,952	4,103	4,648	4,347	3,589	4,744
	6,575	3,847	4,311	5,537	4,769	3,912	4,462	4,18	3,414	4,57
	6,456	3,684	4,146	5,387	4,604	3,743	4,295	4,032	3,26	4,415

Таблица 5. Конечные значения концентрация различных веществ

Выводы:

Полученные результаты показывают, что при расстоянии до места водозабора L = 200м кратность разбавления составляет 2.0067, а концентрация фенола в воде составит C В = 9.95 мг/л, что в десятки раз превосходит ПДК = 0.35 мг/л. Следует снизить концентрацию вредного вещества, например, лучше очищая сточные воды или уменьшая их расход.

Чтобы концентрация фенола в месте водозабора была в пределах ПДК, его концентрация в сточных водах не должна превышать C ст.пред. = 0.9821 мг/л. Предельно допустимый сток ПДС = 1,1785 мг/с.

По результатам рассчитанных данных был построен график распределения концентрации фенола в зависимости от расстояния между точкой выброса сточных вод и местом водозабора. По графику видно, что на расстоянии свыше 200 км концентрация фенола практически не меняется – это связано с тем, что на таких больших расстояниях фенол максимально растворился и уже не может раствориться ещё больше. Самый лучший результат при аппроксимации показывает многочлен 6‑й степени.

Также анализ полученных данных показал, что концентрация фенола в водоёме никогда не достигнет ПДК, поскольку концентрация вредного вещества в сточных водах слишком велика, а расход воды в реке слишком мал по сравнению с расходом сточных вод. Также это связано с тем, что фенол плохо растворим и легче воды.

Построенный график растворимости различных вредных веществ показывает, что наиболее растворимыми являются соли ртути, а наименее растворим керосин. Вероятно, это связано с плотностью веществ (у керосина она 800 кг/м³, у ртути 13 500 кг/м 3), а также от констант растворимости (для солей ртути она порядка 10 -15 , для керосина порядка 10 -20).

Для решения задачи и построения графиков были использованы следующие программы: Microsoft Word, Microsoft Excel, MathCAD.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Источники загрязнения воды:

a) Промышленность – целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая, чёрная металлургия и др.

b) Сельское хозяйство – орошение полей, сточные воды насыщены солями и остатками хим. веществ, органическими остатками ферм.

c) Бытовые отходы – почти вся использованная в населённых пунктах вода поступает в канализацию.

2. Опасность неочищенных сточных вод:

b) В сточных водах могут содержаться химические вещества, плохо влияющие на живые организмы, что наносит вред биосфере;

c) В сточных водах снижено содержание растворённого в воде кислорода, что уменьшает активность гнилостных бактерий и приводит к заболачиванию местности.

3. Условия спуска сточных вод промышленных предприятий в водоёмы:

После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако, это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных и других целей.

4. Контроль за осадконакоплением и уровнем биогенов:

В процессе очистки сточных вод, на Московских станциях аэрации обрабатывается 9000 м3 в течении года осадков. Все осадки обеззараживаются. Из всего количества осадков около 3500 м3 идёт на иловые площадки. До настоящего времени основным способом обеззараживания осадка являлась естественная сушка на иловых площадках, где он подсушивался до влажности около 80%, при этом уменьшаясь в объёме в 7 раз.

5. Сбор и очистка сточных вод:

Санитарная канализационной системы объединяет все сточные трубы от расположенных в зданиях раковин, ванн ит.д., как ствол дерева объединяет все его ветви. Из основания этого «ствола» вытекает смесь всего, что попало в систему, - исходные стоки, или исходные сточные воды.

6. Загрязнение гидросферы ядохимикатами:

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, пестициды, тяжелые металлы, диоксиды и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические радиоактивные вещества, тепло и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические радиоактивные вещества, тепло и др. Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединение ртути, свинца и др.) и нетоксичным.

Целью данной курсовой работы является составление и расчет схемы очистных сооружений предприятия.

Очистка сточных вод необходима для того, чтобы концентрация веществ в воде, сбрасываемой в водный объект с данного предприятия, не превышала нормативы предельно допустимого сброса (ПДС).

Сточные воды с предприятия нельзя сбрасывать загрязненными, так как вследствие этого в реке могут погибнуть живые организмы, происходит загрязнение речной воды, подземных вод, почв, атмосферы; это приводит к нанесению вреда здоровью человека и окружающей природной среде в целом.

Раздел 1. Характеристика предприятия

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) производят на заводах пластмасс.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена в бензине при температуре 80 0 С и давлении 3 кг *с / см 2 в присутствии катализаторного комплекса диэтил-алюминий хлорида с четырёххлористым титаном.

В производстве полиэтилена вода расходуется на охлаждение аппаратуры и конденсата. Система водоснабжения - оборотная с охлаждением воды на градирне. Водоснабжение осуществляется тремя системами: оборотной, свежей технической и питьевой воды.

Для технических нужд (промывка полимеров аппаратов и коммуникаций цеха полимеризации, приготовление реагентов инициаторов и добавок для полимеризации) используется конденсат пара.

Характеристика сточных вод приведена в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика сточных вод выпускаемых в водоёмы от производства полиэтилена.

Единица измерения	Сточные воды
	до очистки	после очистки
Температура	0 С	-	23-28
Взвешенные вещества	мг/л	40-180	20
Эфирорастворимые	мг/л	Следы	-
pH	-	6,5-8,5	6,5-8,5
Сухой остаток	Мг	до 2700	до 2700
Cl 2	Мг	до 800	до 800
SO 4	Мг	до 1000	до 1000
ХПК	МгО/л	1200	80-100
БПК г	мгО 2 /л	700	15-20
Al 3+	мг/л	до 1	до 1
Ti 4+	мг/л	Следы	Следы
Углеводороды	мг/л	до 10	Следы
Изопропанол	мг/л	до 300	-

Данное предприятие имеет I Б класс опасности. Санитарно защитная зона равна 1000 м. Находится в Киевской области.

Для дальнейших расчётов выбираем реку в данной области – р. Десна, узнаём по этой реке данные для 97% обеспеченности, с помощью переводного коэффициента переводим эти данные для 95% обеспеченности. Значения q пром и q быт (расход воды на единицу водовыпуска продукции в промышленных и бытовых сточных водах соответственно) равны: q пром =21м 3 , q быт =2,2м 3. Затем из справочника по водным ресурсам Украины узнаём С ф, если не указано, то С ф =0,4 ПДК.

Расчёт расхода сточных вод.

Q=Пq, м 3 /год

П. - производительность, 7500 м 3 /год.

Q – расход воды на единицу выпускаемой продукции.

Q пром =7500 21=1575000 м 3 /год

Q быт =7500 2,2=165000 м 3 /год

О пром, быт – расход производственных и бытовых сточных вод.

Q см =4,315+452=4767 м 3 /сут.

Расчёт концентрации веществ в сточной воде.

С i см =(q x /б С х/б +Q пр С i пр)/Q см

С i х/б, пр -концентрация веществ в х/б и производственных сточных водах, мг/дм 3 .

С см в-х вв. =(452 120+4315 40)/4764=46,6 мг/дм 3

С см мин. =(452 500+4315 2700)/4767=2491,4 мг/дм 3

С см Cl =(452 300+4315 800)/4764=752.6 мг/дм 3

С см SO 4 =(452 500+4315 1000)/4767=952.6 мг/дм 3

С см ХПК =(452 300+4315 1200)/4767=1115 мг/дм 3

С см БПКп =(452 150+4315 700)/4767=677,85 мг/дм 3

С см Al =(452 0+4315 1)/4767=0.9 мг/дм 3

С см изопр-л =(452 0+4315 300)/4767=271,55 мг/дм 3

С см аз.ам =(452 18+4315 0)/4767=1,7 мг/дм 3

Раздел 2. Расчёт нормативного сброса сточных вод

Расчёт кратности основного разбавления n o .

Y=2.5∙√n ш -0,13-0,75√R(√n ш -0,1)=2,5∙√0,05-0,13-0,75√3(0,05-0,1)=0,26

п ш -коэффициент шероховатости русла реки.

R-гидравлический радиус.

S n =R y /n ш =3 0,26 /0,05=26,6

S n -коэффициент Шези.

Д=g∙V ф ∙h ф /(37 n ш ∙Sh 2)=9.81∙0,02∙3/(37∙0,05∙26,6)=0,012 м/с 2

g-ускорение свободного падения, м/с 2 .

Д-коэффициент требуемой диффузии.

V ф -средняя по сечению водотока скорость.

h ф -средняя глубина реки, м.

α=ζ∙φ∙√Д/О ст =1,5∙1,2∙√0,012/0,03=1,3

ζ-коэффициент, характеризующий тип выпуска сточных вод.

φ-коэффициент, характеризующий извилистость русла реки.

Q ст -расход сточных вод.

β= -α√ L =2.75 -1.3∙√500=0.00003

L-расстояние от места выпуска до контрольного створа.

γ=(1-β)/(1+(О ф / О ст)β)=(1-0,00003)/(1+(0,476/0,0)∙0,00003)=0,99

γ-величина коэффициента смещения.n о =(Q ст +γ∙Q ф)/Q ст =(0,03+0,99∙0,476)/0,03=16,86

Расчёт кратности начального разбавления n н.

l=0.9B=0.9∙17.6=15.84

l-длинна трубы рассеивателя, м.

В-ширина реки в маловодный период, м.

В=Q ф /(H ф V ф)=1,056/(3∙0,02)=17,6 м

l 1 =h+0.5=3+0.5=3.5 м

l 1 -расстояние между оголовками

0,5-технологический запас

N=l/l 1 =15.84/3.5=4.5≈5-количество оголовковd 0 =√4Q ст /(πV ст N)=√ (4∙0.05)/(3.14∙2∙5)=0.08≥0.1N=4Q ст /(πV ст d 0 2)=0.2/(3.14∙3∙0.1 2)=3.2≈3

V ст =4Q ст /(πNd 0 2)=0.2/(3.14∙3∙0.1 2)=2.1

d 0 =√4Q ст /(πV ст N)= √0.2/(3.14∙2.1∙3)=0.1

d 0 -диаметр оголовка,

V ст -скорость истечения,

L 1 =L/n=15.84/3=5.2

Δv m =0,15/(V ст -V ф)=0,15/(2,1-0,02)=0,072

m=V ф /V ст =0,02/2,1=0,009-соотношение скоростных напоров.

7,465/√(Δv m [Δv(1-m)+1,92m])=√7.465/(0.072)=20.86-относительный диаметр трубы.

d=d 0 ∙ =0.1∙20.86=2.086

n н =0,2481/(1-m)∙ 2 =[√0.009 2 +8.1∙(1-0.009)/20.86-0.009]=13.83

Кратность общего разбавления:

n=n 0 ∙n н =16,86∙1383=233,2

Таблица 2 Расчёт С пдс

Название	С ор	С ст 1	ПДК	ЛВП	С пдс 1	РАС
Взвешенные вещества	30	46,6	30,75	-	46,66	+
Мин-ция	331	2491,4	1000	-	505,9	+
Cl -	17.9	752.6	300	С.-т.	75	-
SO 4 -	25	952.6	100	С.-т.	40	-
ХПК	29,9	1119	15	-	15	-
БПК Г	1,2	677,9	3	-	117,8	+
Al	0.2	0.9	0.5	С.-т.	0.175	-
ИЗ ОПР-Л	0,004	271,6	0,01	т.	0,008	-
АЗ АМ.	0,2	1,7	0,5	т.	0,1	-
Неф-ты	0,04	0	0,1	С.-т.	0	-
СПАВ	0,04	0	0,1	т.	0	-

Для проведения расчётов определяем, соответствует ли РАС.

Для веществ ОТ, ед. ЛПВ

С ф i /ПДК i <1

для веществ с од. ЛПВ

∑ С ф i /ПДК i <1

I. Расчёт С ПДС, когда РАС существует.

1.Взвешенные вещества

Концентрация на границе зоны общего разбавления при фактическом сбросе сточных вод:

С Ф i к.с. =С ф i +∑(С ст i -С Ф i)/n

C факт в. в-в к.с. =30+(46,6-30)/233,2=30,0 7

С ПДС =30+0,75 ∙233,2=204.9

С ПДС =min(С ПДС расч С ст)= minС ст

2.Вещества из ОТ и ед. ЛПВ

Минерализация

С факт =331+(2491,4-331)/233,2=340,3

0,75 =Δ 1 ≤σ 1 =9,2

С ПДС =331+0,75 ∙233,2=505,9

С ПДС =min(С ПДС расч С ст)

С факт =1,2+(677,9-1,2)/233,2+(238,9-1,2)/200=5,3

0,75=Δ 1 ≤σ 1 =2,9

С ПДС =1,2+0,75∙233,2=176,1

II. Расчёт С ПДС, когда РАС существует.

1.Вещества из ОТ и ед. в своём ЛПВ

С ПДС =min(С ст; ПДК)

2.Вещества с одинаковым ЛПВ

2а -Cl - ,SO 4 2- ,Al 3+ ,нефтепродукты

∑K i =C ст i /ПДК i =752.6/300+952.6/100+0.9/0.5+0/0.1=13.8>1

С ф /ПДК≤К i ≤С ст /ПДК

С ПДС =К i ∙ПДК

0,25≤K Cl ≤2.5C пдс =0,06·300=18

0,4≤K SO 4 ≤9.5C пдс =0.3·100=40

0.35≤K Al ≤1.8C пдс =0.14·0.5=0.175

0≤K н-ты ≤0C пдс =0,-0,1=0

2б Изопропанол, азот аммонийный, СПАВ

∑K i =271,6/0,01+1,7/0,5+0/0,1=27163,4>1

0,8≤K из-л ≤271160C пдс =0,6·0,01=0,008

0,2≤K а.ам. ≤3,4C пдс =0,3·0,5=0,1

0≤K СПАВ ≤0C пдс =0

Раздел 3. Расчёт сооружений механической очистки

Для удаления взвешенных веществ, служат сооружения механической очистки.

Для очистки сточных вод от этих веществ, для данного предприятия, необходимо поставить решётки и песколовки.

Для расчёта сооружений механической очистки необходимо расход смеси, который измеряется в м 3 /год, перевести в м 3 /сут

Расчёт решёток.

q ср.сек.= 4764/86400=0,055(м 3 /сек)·1000=55 л/с

По таблице из СНиПА, определяем К деп. max

х=-(45·0,1)/50=-0,09

К деп. max =1,6-(-0,09)=1,69

q max сек =g ср.сек · К деп. max =0,055·1,69=0,093(м 3 /сек)

n=(q max сек ·K 3)/b·h· V p =(0.093·1.05)/(0.016·0.5·1)=12.21≈13 шт

В р =0,016·13+14·0,006=0,292 м

Принимаем решётку РМУ-1 с размером 600 мм ×800 мм, в ней ширина между стержнями 0,016 м, толщина стержней 0,006 м. Количество прозоров между стержнями – 21.

V p ==(q max сек ·K 3)/b·h·n=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·21)=0.58 м/с

N пр =Q ср.сут /q вод.от =4767/0,4=11918 человек

V сут =(N пр ·W)/(1000·35)=0.26 м 3 /сут =·V сут =750·0,26=195 кг/сут

Цель работы: ознакомление с нормированием деятельности промышленных предприятий, связанной со сбросом сточных вод в поверхностные водоемы.

Загрязнение воды в водных объектах

Основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах - соблюдение установленных экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды. Экологическими стандартами, оценивающими санитарное состояние водных объектов, являются предельно допустимые концентрации примесей (ПДК) в воде. ПДК - это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования.

Контроль и управление качеством воды в водных объектах предусматривают решение следующих задач:

• · проверку достаточной степени разбавления сточных вод, для того чтобы в пункте водопользования примеси рассеивались до неопасных концентраций;
• · определение требуемой степени очистки (обеззараживания) сточных вод;
• · прогнозирование качества воды на заданную перспективу.

Загрязнение водоема сточными водами может неблагоприятно сказаться на:

• § нарушении общего санитарного режима водоема;
• § изменении органолептических свойств водоема.

Основными исходными данными для расчета являются:

ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА: РАСХОД И СОСТАВ ВОДЫ В РЕКЕ

поверхностный водоем сточный вода

ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА: РАСХОД И СОСТАВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО И КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В городе К проектируется химический завод. Спуск сточных вод этого предприятия намечается в реку Н ниже границы города. При санитарном обследовании водоема обнаружено, что ниже намеченного спуска сточных вод на расстоянии 5 км находится населенный пункт И, который использует воду реки Н для питьевых и культурно-бытовых целей.

• 1. Выпуск сточных вод проектируется в стрежень реки, поэтому значение коэффициента для всех вариантов расчета принимается равным = 1,5.
• 2. Значение коэффициента извилистости реки для всех вариантов расчета принимается равным = 1,0.
• 3. Константы потребления кислорода соответственно органическими веществами сточных вод и воды реки для всех вариантов расчета принимаются равными Кст = Кр = 0,1.
• 4. Допустимое количество взвешенных веществ, которое можно добавить на каждый литр воды водоема, для всех вариантов расчетов принимается равным = 0,75 мг/л.
• 1. Расчет коэффициента смещения

Коэффициент турбулентной диффузии, для равнинных рек определяется по формуле:

где Vср - средняя скорость течения на участке между выпуском сточных вод и створом пункта водопользования;

Нср - средняя глубина водоема на том же участке.

Величина коэффициента обеспеченности смешения для проточных (незарегулированных) водоемов определяется по методу Фролова-Родзиллера:

Коэффициент в уравнении определяется по формуле:

где L - расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до места ближайшего пункта водопользования;

Коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения, который, в свою очередь, определяется по формуле:

где Е - коэффициент турбулентной диффузии;

Коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоем; при выпуске в стрежень реки он равен 1,5;

Коэффициент извилистости реки, равен 1.

2. Расчет концентрации примесей в речной воде

где Q - расход воды в реке, м3/с;

q - расход сточных вод, поступающих в реку, м3/с;

Ccт - концентрация загрязнения (данного вредного вещества) в стоке, мг/л;

Сp - концентрация загрязнения (данного вредного вещества) в реке выше сброса в нее сточных вод (фоновая концентрация), мг/л;

Cn.вод - концентрация загрязнения (данного вредного вещества) в реке перед расчетным пунктом водопользования (в общем случае в 1 км выше по течению реки), мг/л;

Коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме смешивается со сточными водами в расчетном створе.

3. Расчет необходимой степени очистки

где Спдк - предельно допустимая концентрация химического вещества в речной воде.

Необходимая степень очистки сточных вод от данного химического вещества, %, определяется по формуле:

4. Определение необходимой степени очистки сточных вод от взвешенных веществ

Степень очистки составляет:

5. Определение необходимой степени очистки сточных вод от органических веществ, подвергаемых биохимическому окислению

6. Определение необходимой степени очистки сточных вод от веществ, придающих воде цветность и запах

Расчетная кратность разбавления сточных вод n определяется по формуле:

Технологический цикл одного из промышленных предприятий Мос­ковской области требует потребления значительных количеств воды. Ис­точником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода, практически полностью возвращается в ре­ку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компо­ненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концен­трацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водоиспользования самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйст­венного). В задаче необходимо вычислить концентрацию наиболее вред­ного компонента после разбавления водой реки сточной воды предпри­ятия в месте водопользования и проследить изменение этой концентра­ции по фарватеру реки. А также определить предельно допустимый сток (ПДС) по заданному компоненту в стоке.

Характеристика реки: скорость течения - V, средняя глубина на участке - Н, расстояние до места водопользования - L, расход воды в реке - Q1; шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки - LS.

Характеристика стока: вредный компонент, расход воды -Q2, кон­центрация вредного компонента - С, фоновая концентрация -Сф, пре­дельно допустимая концентрация - ПДК.

Варианты к расчету характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы:

ε=1; Lф/Lпр=1

РЕШЕНИЕ:

Многие факторы: состояние реки, берегов и сточных вод влияют на быстроту перемещения водных масс и определяют расстояние от места выпуска сточных вод (СВ) до пункта полного смешивания.

где γ -коэффициент, степень полноты сточных вод в водоеме.

Условия спуска сточных вод в водоем принято оценивать с учетом их влияния у ближайшего пункта водопользования, где следует определять кратность разбавления.

Расчет ведется по формулам:

где -коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.

L- расстояние до места водозабора.

где -коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку. =1, при выпуске у берега.

Lф/Lпр - коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой.

Исходя из того, что в данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, найдем D-коэффициент турбулентной диффузии,

где V-средняя скорость течения, м/c;

H-средняя глубина, м.

Зная D, найдем:

0,26 > 0.01, это значит что эта величина превышает ПДК

Необходимо также определить, какое количество загрязняющих
веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчеты проводятся только для консервативных веществ по санитарно - токсикологическому показателю вредности. Расчет ведется по
формуле:

Выводы: Решив данную задачу, мы получили реальную концентрацию вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора, С в =0.26, она получилась больше чем предельно допустимая концентрация вредных веществ в водоеме, а это означает, что водоем очень сильно загрязнен, и требует немедленной очистки, а предприятие, сбрасывающее в него свои сточные воды необходимо проверить на санитарные нормы.

Ответы на вопросы:

1) Источники загрязнения.

Основной причиной загрязнения водных бассейнов является сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хозяйством. Остатки удобрении н ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают и водоемы и загрязняют их. Для обезвреживания даже после основательной биологической очистки эти воды необходимо разбавлять чистой водой. Нормы разбавления иной раз очень высоки. Так, для стоков производства синтетических волокон кратность разбавления составляет 1:185, для полиэтилена или полистирола- 1:29. Во всем мире на обезвреживание сточных вод ежегодно затрачивается 5500 км 3 чистой воды-втрое больше, чем на все другие нужды человечества. Эта величина составляет уже 30% устойчивого стока всех рек земного шара.Следовательно, основную угрозу нехватки воды порождает не безвозвратное промышленное потребление, а загрязнение природных вод промышленными стоками и необходимость их разбавления. Загрязнения, поступающие в сточные воды, условно можно "разделить на несколько групп. Так, по физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные н биологические.Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и другими веществами.Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения представляют собой остатки растений, плодов, овощей и злаков, растительного масла и пр. Загрязнения животного происхождения - это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и др.Бактериальное и биологическое загрязнение свойственно главным образом бытовым сточным водам и стокам некоторых промышленных предприятии. Среди последних - бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности и др.Бытовые сточные воды включают воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, хозяйственные воды, которые образуются при мытье помещений, и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, от бытовых помещений промышленных предприятии и др. В бытовых сточных водах органическое вещество в загрязнениях составляет 58%, минеральные вещества-42% (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика бытовых и промышленных сточных вод (С. Н. Черкинский, 1971)
Показатели	Бытовые сточные воды	Промышленные сточные воды
Происхождение	Образуются в результате хозяйственно-бытовой деятельности и физиологических выделении людей	Образуются в результате технологических процессов на производстве, сопровождающихся удалением отходов, потерей сырья и реагентов или готовой продукции
Количество	Ограничено пределами водопотреблсння населения для физиологических и культурно-бытовых нужд	Определяется потребностями технологических процессов и характеризуется значительными колебаниями
Внешний вид	Однообразный	Крайне различный
Режим спуска	Ограниченная степень не равномерности, определяющаяся бытовыми условиями жизни населения	Различный -соответствен но технологическому процессу; может быть весьма не равномерным
Взвешенные вещества	Обнаруживают постоянство по количеству и качеству	Крайне разнообразны по количеству и качеству
Реакция	Нейтральная или слабощелочная	От резкощелочной до резко кнслой, нередко меняющейся во времени
Химический состав	Однообразный, преобладают органические соединения животного или растительного происхождения	Различный, могут преобладать органические синтетические вещества или минеральные соединения
Токсичность и бактернцидность	Не свойственна	Может обнаруживаться в различной степени
Типичность состава и свойств	Заметно выражена, колебания концентрации зависят от уровня водопотребления	Выражена лишь для одинаковых производств
Гигиеническое значение	Преимущественно эпидемиологическое значение, всегда общесанитарное	Преимущественно общесанитарное значение, иногда эпидемиологическое, часто токсокологическое
Методы обезвреживания	Биологические на типовых сооружениях с дезинфекцией	Самые разнообразные, часто химико-механические, дезинфекция как исключение

2) Опасность неочищенных сточных вод

Угроза инфекционных заболеваний.