Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Расчет допустимости сброса сточных вод промышленных предприятий

1. Основные теоретические сведения

1.1 Загрязнение воды в водных объектах

водоем выброс промышленный сточный

Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования.

Критерием загрязненности воды является ухудшение ее качества вследствие изменения ее органолептических свойств (цвета, запаха) и появления веществ, вредных для человека, животных, птиц, кормовых и промысловых организмов, а также повышение температуры воды, изменяющее условия для нормальной жизнедеятельности организмов. Качество воды оценивается показателями, характеризующими содержание в ней вредных веществ.

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 примеси (вредного вещества) в воде водного объекта - это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования. Иными словами, ПДК - это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования.

1.2 Нормативы качества воды для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения

Нормативы состава и свойств воды водных объектов, которые должны быть обеспечены при спуске в них сточных вод, устанавливаются применительно к отдельным категориям водопользования у мест расположения ближайших к выпуску сточных вод пунктов водопользования.

Водопользование различают двух категорий:

· к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности;

· ко второй категории относится использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения, а также использование водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования первой и второй категории определяются органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с обязательным учетом официальных данных о перспективах использования водного объекта для питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения.

Состав и свойства водных объектов должны соответствовать нормативам (не превышать ПДК) в створе, расположенном на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т.д.). А на непроточных водоемах и водохранилищах - в одном километре в обе стороны от пункта водопользования.

1.3 Производственные ограничения на сброс сточных вод в водные объекты

Независимо от нормативных требований к качеству воды в водном объекте существуют производственные ограничения на сброс сточных вод, которые предприятия обязаны неукоснительно выполнять.

Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды:

· которые могут быть устранены путем рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного водоснабжения, или устройствами бессточных производств;

· содержащие ценные отходы, которые могут быть утилизированы на данном или другом предприятии;

· содержащие производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производства в количествах, превышающих установленные нормативы технологических потерь;

· содержащие вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации;

· воды, которые с учетом их состава и местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении санитарных требований.

Особенно недопустим сброс в водные объекты кубовых остатков и технологических отходов.

1.4 Технологические условия сброса сточных вод в водные объекты

Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы данного населенного пункта и всех мест его водопользования с учетом возможного обратного течения при нагонных ветрах и при изменении режима ГЭС.

Условия спуска сточных вод в водоемы определяются с учетом:

· степени возможного смешения и разбавления сточных вод с водой водного объекта на пути от места выпуска сточных вод до расчетного (контрольного) створа ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования;

· качества воды водоемов и водотоков выше места проектируемого сброса сточных вод.

2. Методика определения соответствия условий сброса сточных вод предприятия санитарным требованиям

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.

Соответственно в зависимости от свойств загрязняющих веществ определение степени необходимой очистки сточных вод ведется по каждому показателю состава и свойств воды водоемов.

Основное уравнение смешения сточных вод, сбрасываемых в водоем, с природными водами имеет вид:

, (1)

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.

Решая уравнение (1) относительно , имеем:

. (2)

Формула (2) позволяет прогнозировать санитарное состояние воды при всех заданных параметрах, входящих в нее. Прогноз осуществляется путем сравнения Сп.вод с установленной для данного вещества предельно допустимой концентрацией Cпдк. Если значение Сп.вод меньше Спдк, то прогноз благоприятен и разбавления сточных вод достаточно. В противном случае, когда Сп.вод > Cпдк, необходимо принять меры по уменьшению концентрации загрязнения (данного вредного вещества) в реке перед расчетным пунктом водопользования за счет проведения следующих мероприятий:

· уменьшения количества сточных вод, сбрасываемых в водоем;

· снижения концентрации загрязнения в сточных водах за счет их разбавления чистой водой;

· снижения концентрации загрязнения в сточных водах либо за счет дополнительных систем очистки, либо совершенствования технологических процессов.

При поступлении со стоком в водный объект нескольких веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности сумма отношений концентрации каждого из веществ в водном объекте (С₁n.вод, С₂n.вод,…, С_N n.вод) к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

. (3)

Если данное условие не выполняется, то в сточной воде должно быть уменьшено содержание одного или нескольких загрязняющих веществ.

2.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод от загрязняющего химического вещества

Чтобы определить, до какой степени следует очищать, обезвреживать или обеззараживать сточные воды от загрязняющего химического вещества, чтобы на подходе к первым пунктам водопользования степень загрязнения воды не нарушала нормальные условия водопользования и не угрожала здоровью населения, необходимо определить максимальную концентрацию загрязняющего химического вещества в сточной воде Спдк, при которой после сброса стока в реку в речной воде не будет превышен допустимый предел загрязнения, т.е. выполняется условие Сп.водСпдк. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

, (4)

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

Величина Спдк определяется по литературным (справочным) данным или на основе специально организуемых исследований, если такие данные отсутствуют.

Значение максимальной концентрации химического вещества в сточной воде Спдк, при котором не будут превышены допустимые пределы загрязнения воды в реке, приобретает значение контрольной величины на период эксплуатации этих сооружений и кладется в основу лимита, предельно допустимого для данного объекта, сброса в водоем загрязнений.

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

. (5)

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

. (6)

Коэффициент в уравнении (6) определяется по формуле:

, (7)

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:

, (8)

где Е - коэффициент турбулентной диффузии;

- коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоем; при выпуске у берега он равен 1, при выпуске в стрежень реки он равен 1,5;

- коэффициент извилистости реки, он равен отношению расстояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до створа ближайшего пункта водопользования (Lф) к расстоянию до того же пункта по прямой (Lпрям), т.е.:

. (9)

Коэффициент турбулентной диффузии, для равнинных рек определяется по формуле:

, (10)

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

Нср - средняя глубина водоема на том же участке.

2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод от взвешенных веществ

Санитарные требования ограничивают лишь степень увеличения содержания взвешенных веществ в воде водоемов. Поэтому расчетная формула (4) принимает вид:

, (11)

где Сдоб - допустимое увеличение содержания взвешенных веществ, принимается равным 0,25 мг/л для водоемов рыбохозяйственного назначения и 0,75 мг/л для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. Остальные обозначения прежние.

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

Вредные вещества, содержащиеся в промышленных сточных водах, способны подвергаться окислению в природных водах, что связано с потреблением растворенного в воде кислорода. Такими веществами являются преимущественно органические соединения. Перерасход кислорода может приводить к его дефициту в воде и явлению эвтрофикации, которое заключается в бурном развитии в водоеме водорослей и другой водной растительности вследствие загрязнения водоема сточными водами, содержащими органические загрязнения и биогенные вещества (азотные, фосфорные и калийные). Зная химический состав и количество примесей в воде, рассчитывают потребность в кислороде на окисление и определяют степень угрозы эвтрофикации, т.е. устанавливают, насколько опасны те или иные стоки, для того, чтобы ограничить их сток. Для этого используют показатель, называемый «биохимическое потребление кислорода» (БПК), обязательно контролируемый санитарными лабораториями предприятий в сточных, природных и оборотных водах.

БПК - количество кислорода, израсходованное в определенный промежуток времени на аэробное биохимическое окисление (разложение) нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПК определяют для различных отрезков времени, например за 5 суток (БПК₅), за 20 суток (БПК₂₀), а также независимо от времени - на полное окисление органики (БПКполн). Размерность БПК в миллиграммах О₂/л.

Согласно ГОСТам БПК определяется как количество кислорода, потребляемое при биохимическом окислении содержащихся в воде веществ в аэробных условиях.

Максимально допустимое значение БПК в стоке, сбрасываемом в реку, с учетом биохимического процесса самоочищения воды от органических веществ, уже имеющихся в водоеме выше места выпуска сточных вод, определяют по формуле:

, (12)

где Сст.пp - концентрация органических веществ (в БПК_полн), которая должна быть достигнута в процессе очистки сточных вод;

Ср - концентрация органических веществ (в БПК_полн) в воде водоема до места выпуска сточных вод;

Спр.д - предельно допустимое содержание органических веществ (в БПК_полн) в створе ближайшего пункта водопользования;

Кст и Кp - константы потребления кислорода соответственно органическими веществами сточных вод и воды реки (при спуске в реку бытовых и ряда промышленных сточных вод эти константы могут быть приняты одинаковыми Кст = Кр = 0,1);

t - время продвижения воды водоема вместе с разбавленными в ней сточными водами от места выпуска сточных вод до пункта водопользования (в сутках).

. (13)

Если вычисленная величина Сст.пp (т.е. концентрация сточных вод, при которых выполняются санитарные требования в отношении БПК) окажется меньше, чем БПК сточных вод, намеченных к спуску (или поступающих в водоем), то необходима очистка сточных вод по крайней мере до Сст.пp.

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

В случае, когда имеются анализы сточных вод с указанием степени разбавления, при которой окраска и запах природных вод исчезают, достаточно сравнения величины разбавления, указанной в анализе, с расчетной величиной разбавления, которое возможно у створа ближайшего пункта водопользования, чтобы решить вопрос необходимости очистки сточных вод в отношении запаха и окраски перед спуском их в водоем.

Расчетная кратность разбавления сточных вод n определяется по формуле:

, (14)

Если вычисленная величина n (разбавление сточных вод, при которой выполняются санитарные требования в отношении окраски и запаха) окажется меньше, чем кратность разбавления, при которой исчезают окраска и запах и которая определена лабораторными исследованиями, то необходимо либо разбавление сточных вод, либо их дополнительная очистка от загрязнений, обусловливающих цветность и запах воды.

3. Исходные данные для расчетов

При подготовке к работе необходимо изучить методическое указание к лабораторной работе и затем получить у преподавателя номер варианта задания.

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.

Данные по составу сточных вод химического завода, по составу воды реки Н выше выпуска сточных вод, значения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в речной воде для различных вариантов расчета приведены в Приложениях А, Б и В соответственно.

Примечания:

1. Выпуск сточных вод проектируется в стрежень реки, поэтому значение коэффициентав уравнении (8) для всех вариантов расчета принимается равным = 1,5.

2. Значение коэффициента извилистости реки в уравнении (8) для всех вариантов расчета принимается равным = 1,0.

3. Константы потребления кислорода соответственно органическими веществами сточных вод и воды реки в уравнении (12) 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.

Необходимо:

определить:

o концентрацию химических примесей в речной воде у ближайшего пункта водопользования, и сравнить полученные данные с соответствующими значениями ПДК;

o концентрацию различных примесей в речной воде у ближайшего пункта водопользования;

o максимально допустимую концентрацию примесей в стоке;

o необходимую степень очистки сточных вод;

o БПК речной воды у ближайшего пункта водопользования;

o расчетное значение степени разбавления стока речной водой, которое возможно у створа ближайшего пункта водопользования.

результаты расчетов свести в таблицу (Пример: таблица 1);

составить отчет о выполнении лабораторной работы.

Результаты расчетов допустимого сброса сточных вод промышленных предприятий

Вывод

При выполнении данной лабораторной работы, я ознакомилась с нормированием деятельности промышленных предприятий, связанной со сбросом сточных вод в поверхностные водоемы. Также научилась работать в программе «Условия сброса сточных вод предприятия».

Размещено на Allbest.ru