Расчет сброса сточных вод в водоем. Расчёт характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоёмы. Угроза инфекционных заболеваний

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

страница 1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра прикладной химии и физики

РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СБРОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПОВЕРХНОСТНЫЙ ВОДОЕМ

Учебно-методическое пособие

Уфа 2010

1 Общие сведения

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах или входит в состав выпускаемой продукции. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод» все водные объекты подразделяются на два вида водопользования, которые, в свою очередь, делятся на категории (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация поверхностных водоемов по видам водопользования

Водные объекты
I вид – хозяйственно питьевое и культурно-бытовое водопользование	II вид – рыбохозяйственное водопользование
I категория – водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснаб-жения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промыш-ленности	Высшая категория – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов
II категория – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения	I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувст­вительностью к содержанию кис­лорода
	II категория – водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в контрольном (расчетном) створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Нормы качества воды водных объектов включают в себя:

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в зависимости от вида водопользования;

Перечень ПДК нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

В контрольном створе вода должна удовлетворять всем нормативным требованиям.

Вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический.

ЛПВ для рыбохозяйственных объектов следующие: санитарно-токсикологический, токсикологический, рыбохозяйственный, общесанитарный, органолептический.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными .

Вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов – неконсервативными .

Совокупность разбавления и самоочищения составляет обезвреживающую способность водного объекта.

В зависимости от вида и категории водоема контрольный створ может устанавливаться в разных местах.

1. 
   При сбросе сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования контрольный створ должен устанавливаться на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территории населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах и водохранилищах – в одном километре в обе стороны от пункта водопользования.
2. 
   При сбросе сточных вод в водные объекты рыбохозяйственного водопользования контрольный створ определяется в каждом конкретном случае республиканской (областной) администрацией по представлению органов Роскомприроды, но не далее чем в 500 м от места сброса сточных вод.

Таким образом, для разных видов водопользования качество воды водного объекта при сбросе в него сточных вод должно соответствовать в контрольном створе нормам
При сбросе сточных вод в водные объекты санитарное состояние водного объекта в расчетном створе считается удовлетворительным, если соблюдается следующие условие:

где С z р.с. – концентрация i -го вещества в контрольном створе при условии одновременного присутствия z веществ, относящихся к одному и тому же ЛПВ;

i – 1,2,….z ;

z – количество веществ с одинаковым ЛПВ;

ПДК i – предельно допустимая концентрация z – го вещества.
Основной механизм снижения концентрации консервативного загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты – разбавление. В практике расчетов используют понятие кратность разбавления . Кратность разбавления в водотоке у контрольного створа выражается зависимостью:

где γ – коэффициент смешения, показывающий, какая часть воды водотока участвует в разбавлении;

q – максимальный расход сточных вод, м 3 /с;

Q – расчетный минимальный расход воды водотока в контрольном створе, м 3 /с.

При определении кратности разбавления сбрасываемых сточных вод водой водотока расчетный расход Q принимается при следующих условиях:

Для незарегулированных водотоков – расчетный минимальный среднемесячный расход воды 95%-й обеспеченности;

Для зарегулированных водотоков – установленный гарантированный расход ниже плотины (санитарный пропуск) с учетом исключения возможных обратных течений в нижнем бьефе.

2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод

При выпуске сточных вод в водные объекты необходимо, чтобы вода водного объекта в расчетном(контрольном) створе удовлетворяла санитарным требованиям в соответствии с неравенством (1). Для достижения данного условия необходимо заранее рассчитать предельные концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, с которыми эта вода может быть сброшена в водный объект.

Основные методы расчета предельных концентраций очищенных сточных вод приведены ниже.
2.1 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ

Концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде, разрешенной к сбросу в водный объект, определяют из выражения:

где С ф - концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до сброса сточных вод, мг/л;

К разр – разрешенное санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществв воде водного объекта в расчетном створе.

Рассчитав необходимую концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде (С оч) и зная концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку (С ст ), определяют необходимую эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам по формуле:

2.2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода

В соответствии с «Правилами» содержание растворенного кислорода в водном объеме в результате сброса в него сточных вод не должно быть менее 4 г/м 3 или 6 г/м 3 в зависимости от вида водопользования и времени года.

При поступлении органических загрязнений в водоеме происходит существенное снижение содержания растворенного кислорода до определенного минимума, расходуемого на жизнедеятельность микроорганизмов – редуцентов, после чего содержание кислорода вновь начинает возрастать. Критическое состояние обычно наступает через 2 суток.

Расчет ведут по БПК полн в очищенных сточных водах (L ст полн) из условия сохранения растворенного кислорода:

где Q сут – расход воды водотока, м 3 /сут.;

γ – коэффициент смешения:

О в - содержание растворенного кислорода в водотоке до места выпуска сточных вод, г/м 3 ;

q c ут – расход сбрасываемых сточных вод. м 3 /сут;

L в полн – полное биохимическое потребление кислорода водой водотока, г/м 3 ;

L ст полн – полное биохимическое потребление кислорода сточной водой, допустимой к сбросу, г/м 3 ;

О – минимальное содержание растворенного кислорода водного объекта, принимаемое равным 4 или 6 г/м 3 ;

0,4 – коэффициент для пересчета БПК полн в БПК 2 .

2.3 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПК полн смеси воды водного объекта и сточных вод

При сбросе сточных вод в водные объекты снижение концентрации органических веществ происходит как за счет разбавления, так и благодаря процессам самоочищения. При протекании процесса самоочищения скорость изменения БПК пропорциональна количеству кислорода, потребного для биологического окисления органических веществ.

Расчет ведут по величине БПК полн сточных вод, допустимых к отводу в водные объекты:

где γ – коэффициент смешения;

Q – расход воды в водотоке, м 3 /с;

q – расход сточных вод, м 3 /с;

R ст , R в – константы скорости потребления кислорода соответственно сточной водой и водой водного объекта;

L пдк – значение допустимой концентрации БПК полн смеси сточных вод и воды водного объекта в расчетном створе, г/м 3 ;

L в – БПК полн , воды водного объекта до места выпуска сточных вод, г/м 3 ;

t – длительность перемещения воды от места сброса до расчетного створа, сут.
2.4 Расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты

Расчет ведут исходя из условий, что температура воды водного объекта не должна повышаться более величины, оговоренной Правилами в зависимости от вида водопользования.

Температура сточных вод, разрешенных к сбросу, должна удовлетворять условию:

Т ст ≤ n ·Т доп + Т в, (7)
где Т доп – допустимое повышение температуры;

Т в – температура водного объекта до места сброса сточных вод.
2.5. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по вредным веществам

Все вредные вещества, для которых определены значения ПДК, группируются по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ) в зависимости от вида водопользования.

Санитарное состояние водного объекта в результате сброса сточных вод считается удовлетворительным, если вещества, входящие в определенный ЛПВ, будут содержаться в концентрациях, удовлетворяющих условию (1). Откуда следует, что каждое вредное вещество, входящее в ЛПВ, при условии одновременного присутствия z веществ, может присутствовать в расчетном створе в концентрации, не более чем:

где С z р.с – значение концентрации z –го вредного вещества в расчетном створе при условии одновременного присутствия z веществ с одинаковым ЛПВ;

С i р.с – фактическая или расчетная концентрация i -го вещества в расчетном створе;

С i ПДК – предельно допустимая концентрация z -гo вещества.

Концентрацию каждого из z веществ в очищенных сточных водах, при условии соблюдения неравенства, можно определить из выражения:

где С z оч – концентрация z вещества в очищенной воде, перед сбросом в водный объект, при условии одновременного присутствия веществ с одинаковым ЛПВ;

С z р.с – концентрация z -го вещества в расчетном створе;

С z в – концентрация z -гo вещества в водном объекте до места сброса сточных вод;

n – кратность разбавления сточных вод.

Используя уравнение эффективности очистки (4), найдем значение С z оч для каждого из веществ, относящихся к этой группе ЛПВ:

где С z ст – концентрация z -го вещества в сточной воде, поступающего на очистку;

Э z – эффективность очистки z -го вещества.
Приравнивая правые части уравнений (9, 10), определяем максимально допустимую концентрацию z-го вещества в расчетном створе:

Вычислив значения концентрации С z р.с для каждого из веществ, входящих в определенный ЛПВ, и подставив в выражение (1), получим расчетную формулу для определения степени очистки:

Практика работы очистных сооружений показывает, что вещества, входящие в определенный ЛПВ, очищаются не одинаково. Поэтому определение эффективности очистки должно быть выполнено для вещества, наиболее трудно выводимого из сточных вод. Остальные компоненты, как более легко выводимые, будут заведомо иметь больший эффект очистки.

Эффективность очистки трудно удаляемого вещества определяется из выражения:

3 Разработка нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС)

вредных веществ в поверхностные водные объекты

Одна из важнейших проблем рационального природопользования – проблема регулирования природной среды. Решение этой проблемы предопределяет различные подходы, в том числе – ограничение сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, основанное на обязательном соблюдении норм качества водной среды.

Предельно допустимый сброс (ПДС) веществ в водный объект – это масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контроль ном пункте (ГОСТ 17.1.1.01-77).

Величины ПДС разрабатываются и утверждаются для действующих и проектируемых предприятий-водопользователей.

Нормативы предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты, образующихся либо используемых в процессе производства и хозяйственной деятельности водопользователя, устанавливаются для каждого выпуска сточных вод, исходя из условий недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в установленном контрольном створе или на участке водного объекта с учетом е го целевого использования, а при превышении ПДК в контрольном створе – исходя из условий сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды в водных объектах, сформировавшихся под воздействием природных факторов.

Разработанные нормативы ПДС согласовываются водопользователями с территориальными (региональными, бассейновыми) подразделениями федеральных органов исполнительной власти, являющихся специально уполномоченными в областях:

Охраны окружающей среды;

Санитарно-эпидемиологического надзора;

Использования и охраны рыбных ресурсов.
3.1 Расчет ПДС

Расчет ПДС производится с целью обеспечить нормы качества воды водного объекта в расчетном (контрольном) створе, который определяется а каждом конкретном случае органами Госкомприроды с учетом типа и категории водного объекта. ПДС устанавливают с учетом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемого вещества между пользователями, сбрасывающими сточные воды.

Величина ПДС (г/час, т/год) с учетом требований к составу (свойствам воды в водных объектах для всех категорий водопользования определяется как произведение наибольшего среднечасового расхода сточных вод q ст (м 3 /час) фактического периода сброса и концентрации веществ в сточных водах С ст (г/м 3 ) согласно формуле:

ПДС = q ст · C ст

При расчетах ПДС в расчетном створе должна быть обеспечена определенная концентрация контролируемых веществ, не превышающая нормативные требования к составу и свойствам вод данного водного объекта. Следует помнить:

1 г/м 3 = 1 мг/л.

При сбросе нескольких веществ, как уже отмечалось выше, с одинаковыми лимитирующими показателями вредности ПДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей, поступающих в водоем или водоток от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы. Таким образом, при расчете ПДС должны соблюдаться условия:

Нормативы ПДС устанавливают в граммах в час и тоннах в год по общесанитарным и рыбохозяйственным показателям и группам ЛПВ для каждого водопользователя.

3.3 Контроль за соблюдением нормативов ПДС на предприятии

Контроль за соблюдением нормативов ПДС осуществляется непосредственно в местах выпуска сточных вод и в контрольных створах ниже и выше выпусков.

Требования к воде водотоков и водоемов различного назначения приведены в таблице 2.

Таблице 2 - Требования к воде водотоков и водоемов различного назначения

Показатели	Цели водопользования
		Коммунально-бытовые нужды населения	Нужды рыбного хозяйства
			высшая и первая категория	вторая категория
Взвешенные вещества	При сбросе возвратных (сточных) вод содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличивается по сравнению с естественными условиями более чем на:
	0,25 мг/дм 3	0,75 мг/дм 3	0,25 мг/дм 3	0,75 мг/дм 3
Плавающие примеси (вещества)	На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике высотой		Не должно быть посторонней окраски
	20 см	10 см
Температура	Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 0 С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет		Температура воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой водного объекта более чем на 5 0 С. Общее повышение температуры не должно превышать +28 0 С летом и +8 0 С зимой.
Водородный показатель (рН)	Не должен выходить за пределы 6,5 – 8,5
Минерали-зация	Не более 1000 мг/дм 3 , в том числе хлоридов – 350 мг/дм 3 , сульфатов – 500 мг/дм 3	Нормируется по показателю «привкусы»	Не нормируется
Растворенный кислород	Не должен быть менее 4 мг/дм 3 в любой период года		В зимний (подледный) период должен быть не менее
			6 мг/дм 3	4 мг/дм 3
			в летний период (открытый) на всех водных объектах должен быть не менее 6 мг/дм 3
Биохимическое потребление кислорода (БПК)	Не должно превышать при температуре 20 0 С
	3 мг О 2 /дм 3	5 мг О 2 /дм 3	3 мг О 2 /дм 3	3 мг О 2 /дм 3
Химические вещества	Не должны содержаться в концентрациях, превышающих ПДК
Возбудители заболеваний	Должны отсутствовать возбудители заболеваний, в том числе жизнеспособные яйца гельминтов и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших

4 Контрольные задания

Пример 1 . В водоток с расходом Q = 35 м 3 /с после очистных сооружений сбрасываются очищенные сточные воды с расходом q = 0.6 м 3 /с . Концентрация взвешенных веществ сточной воде, поступающей на очистные сооружения, С ст = 250 мг/л.

Участок водного объекта, куда сбрасываются сточные воды, относится ко второй категории рыбохозяйственного водопользования.

Фоновая концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до места сброса С ф = 3 мг/л.

Коэффициент смешения для данного случая: γ = 0,71. Найти требуемую эффективность очистки.

Решение . исходя из условий, в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод», допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водном объекте после сброса сточных вод К разр = 0.25 мг/л.

Концентрация взвешенных веществ в очищенной сточной воде, сбрасываемой в данный водный объект, определяется по формуле (3):

Для этого очистные сооружения должны обеспечить необходимую эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам (4):

Задание 1 . Определить концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, разрешенной к сбросу в водоток после очистных сооружений, и необходимую эффективность очистки сточной воды по вариантам для условий, аналогичных примеру 1 (таблица 3).
Таблица 3 – Исходные данные к заданию 1

№ варианта	Q ,	q ,	C ст, мг/л	C ф, мг/л	γ
1	15	0,5	200	3	0,67	Рыбохозяйственная
2	15	0,5	200	3	0,67
3	15	0,5	200	4	0,67
4	15	0,5	200	4	0,67
5	15	0,5	200	2	0,67
6	30	0,8	250	6	0,67	Рыбохозяйственная
7	30	0,8	250	6	0,67
8	30	0,8	250	5	0,67
9	30	0,8	250	5	0,67
10	30	0,8	250	7	0,67
11	40	1,2	190	5	0,67	Хозяйственно-питьевые нужды населения
12	40	1,2	190	5	0,67
13	40	1,2	190	5	0,67
14	40	1,2	170	4	0,67
15	40	1,2	175	4	0,67
16	45	1,5	180	3	0,67	Культурно-бытовые нужды населения
17	45	1,7	165	3	0,67
18	45	1,75	180	4	0,67
19	45	1,8	115	2	0,67
20	45	2,0	130	2	0,67

Пример 2. Определить по содержанию растворенного кислорода необходимую степень очистки сточных вод, которые сбрасываются в водоток, при следующих условиях:

Расход сточных вод q = 1,4 м 3 /с;

Полное биохимическое потребление кислорода сточной водой, поступающей на очистные сооружения, БПК ст полн = 380 мг/л;

Расход водотока Q = 38 м 3 /с;

Коэффициент смешения сточных вод γ = 0,51;

- БПК полн в водотоке до места сброса L в полн = 2,0 мг/л.

Решение. для водоема культурно-бытового водопользования допустимая к онцентрация растворенного кислорода в расчетном створе не должна быть менее 4 мг/л в любой период года.

Расчетную концентрацию по БПК полн в очищенных сточных водах из условия сохранения в расчетном створе допустимой концентрации растворенного кислорода определяем по формуле (5):

Необходимую степень очистки сточных вод определяем по формуле (4):

Задание 2. Определить необходимую степень очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода по вариантам (таблица 4).

Таблица 4 – Исходные данные к заданию 2

№ варианта	Q ,	Q ,	C ст, мг/л	C ф, мг/л	γ	БПК ст полн	Категория водопользования водного объекта
1	20	1,1	0,63	5,5	2,0	250	Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое назначение
2	25	1,4	0,63	5,5	2,0	250
3	30	1,8	0,63	5,5	2,0	250
4	35	2,1	0,63	5,5	2,0	250
5	40	2,4	0,63	5,5	2,0	250
6	45	2,2	0,63	6,0	2,0	250
7	43	2,1	0,63	6,0	2,0	250
8	41	1,8	0,63	6,0	2,0	250
9	39	1,6	0,63	6,0	2,0	250
10	36	1,6	0,63	6,0	2,0	250
11	32	1,5	0,63	6,5	2,0	300	Рыбохозяйственное назначение (летний период)
12	30	1,3	0,63	6,5	2,0	300
13	29	1,4	0,63	6,5	1,0	300
14	26	1,2	0,63	6,5	2,0	300
15	25	1,3	0,63	6,5	2,0	300
16	23	1,4	0,63	7,0	2,0	350
17	20	1,2	0,63	7,0	2,0	350
18	33	1,6	0,63	7,0	2,0	350
19	29	1,6	0,63	7,0	2,0	350
20	31	1,7	0,63	7,0	2,0	350

Пример 3. Определить необходимую степень очистки производственных сточных вод от вредных веществ, если в сточных водах содержатся следующие загрязнения:

C Ni ст = 1,15 мг/л, С Mo ст = 1,1 мг/л,

С As ст = 0,6 мг/л. С Zn ст = 0,6 мг/л.
Сточные воды подлежат сбросу в водоток, который относится к источникам хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Кратность разбавления сточных вод п = 65.

Вода до места сброса сточных вод характеризуется следующими показателями:

C Ni в = 0,003 мг/л, С Mo в =0,15 мг/л,

С As в = 0,002 мг/л, С Zn в = 0,87 мг/л.

Предельно допустимые концентрации указанных веществ:

C Ni ПДК = 0,1 мг/л, С Mo ПДК = 0,5 мг/л,

С As ПДК = 0,05 мг/л. С Zn ПДК = 1,0 мг/л.
Решение. Все вещества, которые были отмечены в сточной воде, относятся к определенному лимитирующему показателю вредности (ЛПВ). К группе санитарно-токсикологического ЛПВ относятся: никель, молибден, мышьяк. К группе общесанитарного ЛПВ относится цинк.

Необходимую эффективность очистки по санитарно-токсикологическому показателю вредности определяем по выражению (13):

В связи с тем что в группу общесанитарного ЛПВ входит одно вещество – цинк, его концентрацию в сточной воде, разрешенную сбросу в водоток, определяют но выражению (9). при этом

С Zn р.с = С Zn ПДК = 1,0 мг/л:
С Zn оч ≤ 65(1,0 – 0,87) + 0,87,

С Zn оч ≤ 17,8 мг/л

Таким образом, для соблюдения санитарных условий сброса сточных вод указанного состава необходимо удалить на очистных сооружениях не менее 67% вредных веществ, относящихся к санитарно-токсикологическим ЛПВ, и снизить на 17,8% содержание цинка

Задание 3. Определить необходимую степень очистки производственных сточных вод от вредных веществ. Исходные данные в таблице 5.
Литература

1. Методические указания по применению правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. - М.: Харьков, 1982.

2. Правила охраны поверхностных вод (типовые положения), утв. Госкомприродой СССР 21.02.91. - М., 1991.

3. ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

4. ГОСТ 17.1.1.02-77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

Таблица 5 – Исходные данные к заданию 3.

№ вар.	Содержание веществ в сточной воде								Содержание веществ в природной воде								Крат- ное разбав-ление	Категория водопользования водного объекта
	Ni, мг/л	Mo, мг/л	As, мг/л	V, мг/л	W, мг/л	Sb, мг/л	Zn, мг/л	Cu, мг/л	Ni, мг/л	Mo, мг/л	As, мг/л	V, мг/л	W, мг/л	Sb, мг/л	Zn, мг/л	Cu, мг/л
1	1,05	0,9	0,3	1,0			1,2	2,9	0,001	0,1	0,001	0,002			0,7	0,95	59	Хозяйственно-питьевые
2	1,1	0,95	0,4	1,1			1,3	2,8	0,002	0,15	0,002	0,003			0,75	0,9
3	1,15	1,0			1,0	0,5	1,4	2,7	0,003	0,2			0,001	0,0015	0,8	0,85
4	1,2	1,05			1,1	0,6	1,5	2,6	0,004	0,25			0,002	0,0017	0,85	0,8
5	1,25	1,1			1,2	0,7	1,6	2,5	0,003	0,3			0,003	0,0018	0,9	0,75
6	1,3	1,15			1,3	0,8	1,7	2,4	0,002	0,25			0,0015	0,002	0,95	0,8	61
7	1,35	1,1	0,7	0,9			1,8	2,3	0,001	0,2	0,002	0,002			0,97	0,83		Коммунально-бытовые
8	1,4	1,0	0,6	1,0			1,9	2,2	0,001	0,15	0,0018	0,0025			0,95	0,85
9	1,45	0,9	0,5	1,1			2,0	2,25	0,002	0,12	0,0015	0,0028			0,93	0,87
10	1,5	0,95	0,4	1,2			2,1	2,15	0,003	0,1	0,0017	0,0021			0,87	0,92
11	1,45	1,15			1,2	0,3	2,2	2,1	0,004	0,12			0,001	0,002	0,85	0,93	68
12	1,4	1,2			1,1	0,4	2,3	2,0	0,005	0,15			0,0015	0,0019	0,83	0,95
13	1,35	1,25			1,0	0,5	2,4	2,4	0,004	0,17			0,0017	0,0017	0,8	0,97
14	1,3	1,3			0,9	0,6	2,5	2,3	0,003	0,2			0,002	0,0015	0,79	0,94
15	1,25	1,25			0,8	0,7	2,6	2,2	0,002	0,21			0,003	0,0015	0,77	0,92
16	1,2	1,2			0,9	0,8	2,7	2,1	0,001	0,23			0,004	0,002	0,75	0,9	72	Рыбохозяйственная первой категории
17	1,15	1,15			1,1	0,9	2,8	2,0	0,0015	0,25			0,002	0,0021	0,8	0,8
18	1,12	1,12					2,9	2,15	0,002	0,2	0,0017	0,002			0,85	0,85
19	1,1	1,15					3,0	2,19	0,003	0,17	0,0018	0,0018			0,9	0,87
20	1,05	1,1					3,1	2,2	0,001	0,15	0,0019	0,0019			0,92	0,88

Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

Решение задач по

экологии

Выполнил: Лубе Н.И.

Группа: УИ0301

Вариант: 13

Приняла: Соловьева Р.А.

Задача №1

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК СБРОСОВ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ В ВОДОЕМЫ

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:

компонент

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:

=0,025

Итак, реальная кратность разбавления равна:

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

0,2 > 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 са- нитарно - токсикологическому показателю вредности. Расчет ведется по формуле:

С ст.пред. = K· (ПДК – С ф) + ПДК=2.428(0.01-0.001)+0.01=0.032 мг/л=0.000032 мг/м 3

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 в водоеме у первого (расчетного) пункта во­допользования степень загрязнения не превышает ПДК.

Предельно допустимый сток ПДС рассчитывается по формуле:

ПДС = С ст. пред ·Q2 = 0.000032 · 0.7 = 2,24·10 -5 мг/с

Построим график функции распределения кон­центрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS = 15 м, С в = f (L ):

Выводы: Решив данную задачу, мы получили реальную концентрацию вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора, С в =0.2, 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.

Оглавление

Задача №1. Расчет характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы 3
Задача №2. Расчет характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 7
Задача №3. Расчет допустимого времени пребывания человека под воздействием солнечной радиации (УФ-диапазон) в зависимости от толщины озонового слоя 14
Задача №6 18
Расчет параметров воздушной среды производственного помещения при избытках тепла 18
Задача №9. Расчет интенсивности шума в производственном помещении 27
Задача №13. Расчет ППМ СВЧ-диапазона 30
Задача №14. Расчет защитных параметров при работе с СВЧ-передатчиком 35

Задача №1.
Расчет характеристик сбросов сточных вод предприятий в водоемы

Исходные данные

Вредный компонент: H2PO3
Предельно допустимая концентрация, ПДК = 1 мг/л
Расход воды в реке, Q1 = 30 м3/ с
Расход воды в стоке, Q2 = 0.8 м3/ с
Скорость течения реки, V = 0,7 м/с
Средняя глубина на участке, H =1,5 м


Концентрация вредного компонента, C = 30 мг/л
Фоновая концентрация, C? = 0,1 ПДК мг/л
Коэффициент извилистости реки, L?/Lпр = 1
Коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку, ? = 1

По исходным данным необходимо определить:

2. Опасность разрушения сточных вод.
3. Условия спуска сточных вод промышленных предприятий в водоемы.
Сделать выводы по результатам расчетов.

Кратность разбавления определяем по формуле:

,
где - коэффициент, степень полноты 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? - коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания, L - расстояние до места водозабора.

Exp(-0,0812*5.3133) = 0,65
= 9.245

0,0812
где? - коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку: при выпуске у берега?=1, при выпуске в стержень реки (место наибольших скоростей) ?=1,5. Lф/Lпр коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарвартеру полной длины русла от выпуска СВ до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой; D - коэффициент турбулентной диффузии, D = D = = 0,0052, где V - средняя скорость течения, м/с; Н - средняя глубина, м;

Реальная концентрация вредного компонента в водоеме в месте ближайшего водозабора вычисляется по формуле:
Cв=(С-Сф)/К
Cв=(30-0,1*1)/347.7 = 0,086 мг/л

Необходимо также определить какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы:

Cст.пред. = K*(ПДК - Сф) + ПДК = 347.7*(1 - 0,1*1) + 1 = 313.93 мг/л,
где Сст.пред. - максимальная концентрация, которая может быть спущена в СВ, или тот уровень очистки СВ, при котором после их смешивания с водой в водоеме у первого(расчетного) пункта водопользования не превышает ПДК.

Предельно допустимый сток рассчитывается по формуле:

ПДС = Сст.пред. * Q2 = 313.93 * 0.8 = 251.144 мг/с

График функции распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS, указанным в варианте: F=C(L)

Шаг, с которым необходимо проследить концентрации токсичного компонента по фарватеру реки, LS = L/10

C = 30 мг/л
Расстояние до места водопользования, L = 150 м

Контрольные вопросы:

1. Источники загрязнения воды.
Природные загрязнения

Обусловлены круговоротом воды в природе, который не отделим от круговорота вещества. Это непрерывный процесс, происходящий в атмосфере, гидросфере, верхней части твердой литосферы и в биосфере Земли. Переходя из одного агрегатного состояния в другое, вода постоянно растворяет, накапливает и переносит огромное количество химических соединений, продукты выветривания горных пород, вулканическую пыль, споры, бактерии и т.д.
Техногенные загрязнения

Техногенными источниками загрязнений являются населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия. Все вместе они "поставляют" в биосферу как вполне обычные виды загрязнений, так и ядовитые, трудно разложимые химические соединения и радионуклиды. Выпадая с осадками, по пути "обогащаясь" всей таблицей Менделеева, часть воды собирается в поверхностных источниках водозабора, другая пополняет подземные запасы.

4.Контроль за осадконакоплением и уровнем биогенов.
В процессе очистки сточных вод на московских станциях образуется 9 млн кубов в год осадков, из них примерно 3.4 млн кубометров отправляются на механическое обезвоживание и около 5.6 млн кубометров на иловые площадки. До настоящего времени основным способом обезвоживания на иловых площадках где осадки просушиваются до 80% при этом уменьшаясь в объеме на 7-8 раз. В условиях Москвы полезная площадь иловых площадок составляет около 960 га.

5. Сбор и очистка сточных вод.
Источником загрязнения гидросферы при производстве аппаратуры связи в основном являются сточные воды с механическими и химическими вредными примесями. Для очистки сточных вод от механических примесей могут использоваться процеживание, отстаивание, отделение механических частиц в поле действия центробежных сил и фильтрование. Процеживание применяется для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей и мелких волокнистых загрязнений, препятствующих нормальной работе очистного оборудования при обработке стоков. Отстаивание основано на свойствах осаждения частиц в жидкости и пред назначено для выделения из стоков нерастворимых и частично коллоидных механических загрязнений. Высокой производительностью обладают радиальные отстойники, принцип действия которых достаточно прост. Отделение механических примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. Фильтрование сточных вод применяется при необходимости их очистки от тонкодиоперсионных механических загрязнений.

При загрязнении сточных вод маслосодержащими примесями, помимо отстаивания, обработки в гидроциклонах и фильтрования, применяется также процесс флотации. Очистка вод флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорная пневматическая, пенная, химическая и др. Загрязненная сточная вода по трубе установки напорной флотации поступает в резервную, откуда перекачивается насосом в сатуратор. В сатураторе происходит перемешивание воды с поступающим воздухом. Из сатуратора смесь через сопла поступает в флотационную ка меру. Всплывающие в камере элементы «маслопримесь -- частицы воздуха» удаляются пеносборником, а очищенная вода вы екает по выходной трубе.

Для очистки сточных вод от металлов и их солей применяют реагентные, ионообменные, сорбционные, электрохимические методы, биохимическую очистку, а для удаления кислото-щелочяых включений -- химические методы нейтрализации.

Задача №2.
Расчет характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

По известным параметрам в первой части задачи требуется определить:
1. Максимальную концентрацию заданного компонента в приземном слое См и сравнить её с предельно допустимой С.
2. Расстояние Хм от источника выброса до места, где максимальная концентрация будет наблюдаться с наибольшей вероятностью.
3. Сформулировать выводы.
По известным параметрам во второй части задачи необходимо:
1. Построить график наиболее вероятного распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до источника.
2. Определить размеры санитарно-защитной зоны вокруг промышленного предприятия.
3. Определить ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ВЫБРОС (ПДВ).

Исходные данные:

r = 3
Средняя температура наружного воздуха в 13 часов каждого месяца, Tв = 20 °C
Температура выбросов газовоздушой смеси, Tr = 100 °C
Разность температур Tr и Tв, T = 80 °C
Vr = 50 м3/с
H = 100 м
D = 6 м

Регион: Москва
А = 120 ____________________________________________________
Компонент: диоксид азота
Ст = 5,5 мг/м3
С = 0,04 мг/м3
F = 1

Решение:

Предварительная оценка характеристик выбросов газовоздушной смеси в атмосферу
Условия метеорологического рассеивания газовоздушной смеси, выбрасываемой предприятием в атмосферу, в значительной степени зависят от того, являются ли выбросы «холодными» или «нагретыми» выбросов является вспомогательный фактор
f = ,
где?0 - средняя скорость выхода с........

Введение

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		-	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
	Мг	до 800	до 800
	Мг	до 1000	до 1000
ХПК	МгО/л	1200	80-100
		700	15-20
	мг/л	до 1	до 1
	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 /(πN d 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			ПДК	ЛВП		РАС
Взвешенные вещества	30	46,6	30,75	-	46,66	+
Мин-ция	331	2491,4	1000	-	505,9	+
	17.9	752.6	300	С.-т.	75	-
	25	952.6	100	С.-т.	40	-
ХПК	29,9	1119	15	-	15	-
	1,2	677,9	3	-	117,8	+
Al	0.2	0.9	0.5	С.-т.	0.175	-
	0,004	271,6	0,01	т.	0,008	-
	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

Расчёт песколовок. Песколовки – тангенсыальные-круглые, т.к. Q ср.сут =4764 м 3 /сут, т.е.<50000 м 3 /сут

q ср.сек =4767/86400=0,055 м 3 /сут

q max S =K деп max ·q ср.сек =1,6·0,055=0,088 м 3 /сут

Д=(q max сек ·3600)/n·q·S=(088·3600)/2·1·10=1.44 м 2

Н К =√Д 2- Н 2 =1,61 м

V к =(π∙Д 2 ∙Н к)/3∙4=3,14∙1,44 2 ∙0,72)/12=0,39 м 3

N пр =11918 человек

V ос =(11918∙0,02)/1000=0,24 м 3 /сут

t=V k /V oc =0.39/0.24=1.625 сут

Расчет аэротенка - смесителя с регенерацией

Применяется для очистки производственных сточных вод со значительными колебаниями состава и расхода стоков с присутствием в них эмульгированных и биологически трудно - окисляемых компонентов

Исходные данные:

q w =198.625 м 2 /ч

Len =677.9мг/л

Lex =117.8мг/л

r max =650 БПК полн/(г *ч)

К ч =100 БПК полн/(г *ч)

К о =1,5 мгО 2 /Л

а i = 3.5 г/л

Коэффициент рециркуляции равен:

R i = 3,5/((1000/150)-3,5)=1,1

Средняя скорость окисления:

r=(650*117.8*2)/(117.8*2+100*2+1.5*117.8)*(1/(1+2*3.5))=31.26 мгБПК п /(г *ч)

Общий период окисления:

T atm = (Len-Lex)/(a i (1-S)r)=(677.9-117.8)/(3.5(1-0.16)650) = 0.29ч

Общий объем аэротенка и регенератора:

W atm +W r = q w *t atm = 198.625*0.29 = 58.1 м 3

Общий объем аэротенка:

Wa atm = (W atm + W r)_/(1 + (R r /1+R r)) = 58.1/(1+(0.3/1+0.3)) = 47.23 м 3

Объем регенератора:

W r = 58.1-47.23 = 10.87 м 3

q i = 24(Len-Lex)/a i (1-S)t atm = 750

Значение I i принимаем равным 150 (приблизительно близкое значение для q i)

Доза ила в аэротенке:

a i = (58.1*3.5)/(47.23+(01/1.1*2)*0.87) = 3.2 г/л

Расчет вторичного вертикального отстойника

Q ср.сут = 4767 м 3 /сут

a t = 15 мг/л

Количество отстойников принимаем равным:

q = 4.5*K set *H set 0.8 /(0.1*I i *a atn)0.5-0.01 at = 1.23 м 3

К set для вертикальных отстойников равно 0,35(табл.31 СниП) -коэффициент использования объема,

H set 3-рабочая глубина (2,7-3,5)

F =q max .ч /n*q = 176 м 2

Диаметр отстойника:

Д = (4*F)/p*n) = 8.6 м

Подбор вторичного отстойника:

Номер типового проекта 902-2-168

Отстойник вторичный из сборного железобетона

Диаметр 9м

Строительная высота конической части 5,1 м

Строительная высота цилиндрической части 3м

Пропускная способность при времени отстаивания 1,5ч-111,5 м 3 /ч

Расчет аэротенка - нитрификатора

q = 4767 м 3 /сут

Len = 677.9 мг/л

C nen = 1.7мг/л

Lex = 117.8 мг/л

C nex = 0.1 мг/л

Co 2 = 2 мг/л

r max = 650 мг БПК п /г*ч

К t = 65 мг/л

К o = 0,625 мг/л

По формуле 58 СниП находим m:

m = 1*0,78*(2/2+2)*1*1,77*(2/25+2) = 0,051сут -1

Минимальный возраст ила находим по формуле 61 СНиП:

1/m = 1/0,051 = 19,6 сут.

r = 3,7+(864*0,0417)/19,6 = 5,54 мгБПК п /г*ч

Находим концентрацию беззольной части активного ила при Lex = 117,8 мг/л

a i = 41.05 г/л

Продолжительность аэрации сточных вод:

t atm = (677.9-117.8)/(41.05*5.54) = 2.46

Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси при возрасте ила 19,6 суток определяется по данным таблицы 19 с использованием формулы 56 СНиП:

a in = 1.2*0.055*(1.7-0.1/2.46) = 0.043 г/л

Общая концентрация беззольного ила в иловой смеси аэротенков составляет:

a i +a in = 41.05+0.043 = 41.09 г/л

С учетом 30% зольности доза ила по сухому веществу составит:

a = 41.09/0.7 = 58.7 г/л

Удельный прирост избыточного ила К 8 определяется по формуле:

К 8 = 4,17*57,8*2,46/(677,9-117,8)*19,6 = 0,054 мг/

Суточное количество избыточного ила:

G = 0.054*(677.9-117.8)*4767/1000 = 144.18 кг/сут

Объем аэротенков-нитрификаторов

W = 4767*2.46/24 = 488.62 м 3

Расход подаваемого воздуха рассчитывается по формуле

1,1*(C nen -Cne nex)*4.6 = 8.096

Подбор аэротенка:

Ширина коридора 4м

Рабочая глубина аэротенка 4,5м

Число коридоров 2

Рабочий объем одной секции 864м 3

Длина одной секции 24м

Число секций от 2 до 4

Тип аэрации низконапорная

Номер типового проекта 902-2-215/216

Повторный расчет и подбор вторичного отстойника

Расчет адсорбера

Производительность q w = 75000 м 3 /год или 273 м 3 /сут

C en (начальная величина азота ам.) = 271,6 мг/л

C ex = 0.008 мг/л

a sb min = 253*Cex 1/2 = 0.71

Y sb каж = 0.9

Y sb нас = 0.45

Определяем максимальную сорбционную емкость a sb max в соответствии с изотермой, мг /г:

a sb max =253*C en 1/2 = 131.8

Общая площадь адсорберов, м 2:

F ad = q w /V = 273/24*10 = 1.14

Колличество параллельно и одновременно работающих линий адсорберов при D = 3,5 м, шт

N ads b = F ads /f ags = 1.14*4/3.14*3.5 2 = 0.12

Принимаем к работе 1 адсорбер при скорости фильтрации 10 м/ч

Максимальная доза активированного угля,г/л:

D sb max = C en -C tx /K sb *a sb max = 2.94

Доза активного угля выгружаемого из адсорбера:

D sb min = C en -C ex /a sb min =35.5г/л

Ориентировочная высота загрузки, обеспечивающая очистку,м

H 2 = D sb max *q w *t ads /F ads *Y sb = 204

Ориентировочная высота загрузки, выгружаемая из адсорбера,м

H 1 =D sb min *q w *t ads /F ads *Y sb нас =1,57

H tot =H 1 +H 2 +H 3 =1.57+204+1.57=208

Общее количество последовательно установленных в 1-ой линии адсорберов

Продолжительность работы адсорбционной установки до проскока, ч

t 1ads =(2*C ex (H 3 =H 2)*E*(a sb max +C en))/V*C en 2=0.28

E=1-0.45/0.9=0.5

Продолжительность работы одного адсорбера до исчерпания емкости, ч

t 2ads =2*C en *K sb *H 1 *E*(a sb max +C en)/V*C en 2 =48.6

Таким образом,требуемая степень очистки может быть достигнута непрерывной работой одного адсорбера, где работает 10 последовательно установленных адсорберов,каждый адсорбер работает в течении 48 часов,отключение одного адсорбера в последовательной цепи на перегрузку производится через каждые 0,3 часа.

Расчет объема загрузки одного адсорбера,м3

w sb =f ads *H ads =96

Расчет сухой массы угля в 1-ом адсорбере,т

P sb =W sb *Y sb нас =11

Затраты угля, т /ч

З sb =W sb p /t 2 ads =0.23,что соответствует дозе угля

D sb =З sb /q w =0.02

Сооружения для ионообменной очистки сточных вод

Ионообменные установки следует применять для глубокой очистки сточных вод от минеральных и органических ионизированных соединений и их обессоливания. Сточные воды подаваемые на установку, не должны содержать:солей -свыше 3000 мг/л;взвешенных веществ –свыше 8 мг/л; ХПК не должна превышать 8 мг/л.

Катиониты: Аl 2 - вх=0,9/20=0,0045мгэкв/л

вых=0,175/20=0,00875мгэкв/л

Аниониты:

Cl - вх=752,6/35=21,5мгэкв/л

вых=75/35=2,15мгэкв/л

SO 4 вх=952,6/48=19,8мгэкв/л

вых=40/48=0,83мгэкв/л

Объем катионита

W кат = 24q w (SC en k -SC ex k)/n reg *E wc k =0,000063м 3

Рабочая объемная емкость катионита по наимение сорбируемому катиону

E wc k=a k *E gen k -K ion *q k *SC w k =859г*экв/м 3

Площадь катионитовых фильтров Fк,м 2

F k =q w /n f =1,42

Число катионитовых фильтров:рабочих –два,резервный один.

Высота слоя загрузки 2,5 метра

Скорость фильтрования 8м/ч

Размер зерен ионита 0,3-0,8

Потери напора в фильтре 5,5 м

Интенсивность подачи воды 3-4 л/(с*м 2)

Продолжительность взрыхления 0,25 ч

Регенерацию следует производить 7-10 % растворами кислот (соляной, серной)

Скорость пропуска регенерационного раствора £ 2 м/ч

Удельный расход ионированной воды составляет 2,5-3 м на 1м 3 загрузки фильтра

Объем анионита W an , м 3 определяется анологично объему W кат и составляет 5,9м 3

Площадь фильтрации

F an =24q w /n reg *t f *n f =7,6

где tf -продолжительность работы каждого фильтра и составляет

t f =24/n reg -(t 1 +t 2 +t 3)=1,8

Регенерацию анионитовых фильтров надлежит производить 4-6% растворами едкого натра, кальцинированной соды или аммиака; удельный расход реагента на регенерацию равен 2,5-3 мг*экв на 1 мг*экв сорбированных анионов.

После ионирования воды предусмотрены фильтры смешанного действия для глубокой очистки воды и регулирования величины pH ионированной воды.

Вывод

В ходе данной курсовой работы, я ознакомилась со сточными водами данного предприятия, с их характеристикой. Рассчитала нормативы сброса сточных вод (С ПДС). По этим расчетам были сделаны выводы, от каких веществ необходимо очищать сточные воды данного предприятия. Подобрала схему очистки сточных вод, которая максимально подходит для этих вод, рассчитала сооружения механической очистки, для удаления взвешенных веществ. Также были рассчитаны сооружения биологической и физико-химической очисток. После трех видов очисток вода с предприятия соответствует нормам и ее можно сбрасывать в водный объект.

Список литературы

1. Укрупнённые нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности – М: Стройиздат, 1982 г.

Воды, обеспечивающие безопасное для здоровья человека ее использование для технического водоснабжения. Глава III. Современные требования к качеству восстановленной воды При использовании очищенных сточных вод для технического водоснабжения возникает ряд совершенно новых технологических, экономических, социальных и гигиенических проблем, среди которых, пожалуй, важнейшей является обоснование...