6926
.pdf1
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
М.О. Жакевич
ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсового проекта по дисциплине «Водоснабжение и водоотведение промышленных предприятий»
для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность ( профиль) Водоснабжение и водоотведение
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
2
УДК 628.3
Жакевич М.О. Водоснабжение и водоотведение промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / М.О. Жакевич; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 28 с; ил.1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Приведены указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Водоснабжение и водоотведение промышленных предприятий», рассмотрены содержание и последовательность выполнения разделов расчетно-графической работы, даны рекомендации по расчёту расходов и концентраций загрязнений при составлении балансовых схем систем водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения расчётно-графической работы по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность ( профиль) Водоснабжение и водоотведение.
© |
М.О. Жакевич, 2016 |
© |
ННГАСУ, 2016. |
3
ВВЕДЕНИЕ
Развитие цивилизации неразрывно связано с производством различных предметов используемых человеком как в производстве, так и для непосредственного потребления.
В тоже время, охрана окружающей природной среды и рациональное использование природных ресурсов приобретает в наши дни все большее значение. Развитие промышленности вызывает необходимость в предотвращении загрязнения водоемов промышленными сточными водами. На промышленных предприятиях образуются разнообразные по составу и свойствам производственные сточные воды. Условия их отведения с территории предприятия и обезвреживания имеют специфические особенности, которые необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации водоотводящих систем промышленных предприятий.
Большие объемы промышленных сточных вод, содержащие огромное разнообразие видов загрязняющих веществ, оказывающие сильнейшее техногенное воздействие на окружающую среду и определяют необходимость изучения специального курса, в котором, рассматривается все разнообразие методов их извлечения и обезвреживания.
Водоотводящие системы промышленных предприятий предназначены для сбора и отведения с их территорий отработанных загрязненных производственных сточных вод (ПСВ), которые невозможно или экономически нецелесообразно далее использовать в технологическом процессе, а также для очистки сточных вод (СВ) перед возвращением их на повторное использование, перед сбросом в водоем или в городскую сеть водоотведения.
1. Сточные воды промышленных предприятий и
источники их возникновения.
1.1 Источники воды на промышленном предприятии.
Вода, используемая в производстве, может поступать из следующих источников:
-непосредственно из водного источника (поверхностного или подземного);
-хозяйственно-питьевого водопровода населенного пункта.
Выбор источника зависит от требований к качеству воды, направляемой на те или иные производственные операции: в некоторых случаях нет необходимости дополнительно очищать воду, забираемую непосредственно из поверхностного водного источника; а в других случаях (например, для производства электронной продукции) - даже вода из хо- зяйственно-питьевого водопровода требует дополнительной дорогостоящей очистки.
4
|
Товарная продукция |
|
|
|
|||||||
Сытье |
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Производство |
|||||||||||
|
|
|
|||||||||
Вспомогательные |
|||||||||||
Энергия |
|||||||||||
|
|
|
|||||||||
материалы |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергетические |
|||
|
|
|
Отходы |
|
|||||||
|
|
|
|
(тепловые загрязнения) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Материальные |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В окружающую |
|
|
|
|
твердые (шлам, отходы мат - лов) |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
жидкие (раствор. в воде примеси) |
|||||||
среду |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
газообразные (СО2 , газы) |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1.2 Основные направления решения проблем охраны окружающей среды:
1.Сокращение поступления сырья и готового продукта в сточные воды за счет создания новых маловодных, а где возможно и безводных технологических процессов; создание гибких экологически чистых производств.
2.Сокращение сброса сточных вод в систему водоотведения промышленного предприятия путем использования оборотных замкнутых систем водопользования.
3.Создание новых и усовершенствование существующих методов очистки СВ, реконструкция и модернизация очистных сооружений, обеспечивающих эффективную очистку СВ.
4.Усиление контроля за составом сбрасываемых СВ за счет внедрения постоянного наблюдения за точками сброса их в системы водоотведения населенного пункта или в водоемы (автоматические постоянные и передвижные посты мониторинга).
5.Разработка технологий по переработке образующегося и уже существующих (на полигонах) осадков.
1.3 Классификация сточных вод промышленных предприятий и их состав.
I. По происхождению:
-производственные сточные воды;
-бытовые сточные воды;
5
- поверхностно-ливневые сточные воды.
Производственные сточные воды – сточные воды от технологических операций процесса производства, аппаратов и оборудования.
Основные загрязнения – отходы сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов.
Состав загрязнений зависит от: вида производства и применяемых технологических процессов.
Данная категория сточных вод перед сбросом в систему водоотведения промышленного предприятия требует обязательной специальной очистки (на локальных очистных сооружениях).
Бытовые сточные воды – это сточные воды от хозяйственно-вспомогательных операций (мытье рук, от душевых сеток, стирка одежды) и физиологической деятельности.
Состав загрязнений: отходы физиологической и хозяйственной (мытье рук и стирка одежды (в т.ч. спецодежды) деятельности людей, работающих на данном предприятии.
Эти сточных вод, как правило, без очистки сбрасываются в водоотводящую систему предприятия, а затем – в водоотводящую систему населенного пункта.
Поверхностно-ливневые сточные воды - образуются из дождевых и талых вод,
площадью водосбора которых является площадка промышленных предприятия (с
мостовых, крыш и т.д.), а также поверхностных стоков от полива территории предприятия.
Состав загрязнений зависит от вида производства и применяемых технологических процессов, т.к. собирается с территории предприятия, куда эти загрязнения попадают из производственных помещений с последующим осаждением дождем или в виде пыли.
II. По составу загрязнений:
-незагрязненные (условно чистые);
-загрязненные.
Незагрязненные сточные воды образуются на предприятиях от операций охлаждения технологического оборудования, имеет, как правило, температуру от 30 до 350 С, а по своему составу близка к подпиточной воде.
Основные загрязнения: взвешенные вещества, биологические обрастания, требует стабилизационной обработки.
Данная категория СВ после охлаждения и очистки, как правило, направляется в оборотную систему водоснабжения для повторного использования.
6
Загрязненные сточные воды в зависимости от технологического процесса (т.е. отрасли промышленности) могут быть загрязнены:
а) минеральными веществами; б) органическими веществами;
в) минеральными и органическими веществами; г) токсичными веществами.
а) сточные воды, загрязненные минеральными веществами.
Характерны для предприятий горнодобывающей, металлургической и др.отраслей. Характерные загрязнения – частицы руды, шлака, песка, минеральные кислоты и
др.
Данная категория СВ должна быть очищена перед сбросом в водоем. Методы очистки: механическая очистка, химическое обезвреживание.
б) сточные воды, загрязненные органическими веществами.
Характерны для предприятий химической, нефтехимической, пищевой, консервной и др. отраслей промышленности.
Характерные загрязнения – нефтепродукты, масла, жиры, органические кислоты и
т.д.
Основные показатели: БПК, ХПК, окисляемость, ООУ и др.
в) сточные воды, загрязненные минеральными и органическими веществами.
Характерны для предприятий машиностроительного профиля (станко- и автомобилестроения), приборостроения и др.
Характерные загрязнения – взвешенные вещества, нефтепродукты, масла, ионы черных и цветных металлов (Fe, Cu, Zn, Cr, Pb и др.).
Данные СВ обязательно должны проходить комплексную очистку с использованием реагентной, механической, химической, биохимической очистки и использования фи- зико-химических методов.
г) сточные воды, загрязненные токсичными веществами.
Характерны для предприятий фармацевтической, сывороточной промышленности, заводов по производству цветных металлов и др.
Данные СВ требуют специальной очистки с последующим возвратом их в производство, где они образуются.
III. По концентрации загрязнения:
1.Слабозагрязненные - С < 500 мг/л
2.Среднезагрязненные - С = 500 – 20000 мг/л
3.Усиленно загрязненные - С = 20000 – 50000 мг/л
7
4. Сверхзагрязненные - С > 50000 мг/л
IV. По агрессивности (по величине рН):
1.Неагрессивные рН = 6,5¸8,5
2.Слабоагрессивные рН = 6,0 – 6,5 и рН 8,5¸9,0
3.Агрессивные рН < 6,0 и рН > 9,0.
V. По температуре вспышки:
1.С tвсп£ 125° С;
2.С tвсп = 185 – 250° С;
3.С tвсп> 2500° С.
VI. По токсичности (Jт – индекс токсичности):
1.Слаботоксичные Jт = 1 – 16
2.Среднетоксичные Jт = 17 – 50
3.СильнотоксичныеJт = 51 – 99
4.ГипертоксичныеJт ³ 100.
1.4 Режимы поступления сточных вод и загрязненийв систему водоотведения промышленного предприятия
Режимы поступления сточных вод (расход Q) и концентраций загрязнений (по каждому Ci) бывают:
- равномерный - характеризуется постоянным поступлением сточных вод изагрязнений по часам смены. Коэффициент неравномерности потребления воды в технологиче-
ском процессеKп = 0,95÷1,05;
-с залповыми сбросами - характеризуется незначительными колебаниями расхода и/или концентрации загрязнений с нерегулярными резкими выбросами по расходу или концентрациям (превышение среднечасового расхода или среднесменной концентрации загрязнений в разы);
-циклический - колебания сброса сточных вод (расход) и изменение концентрации загрязнений осуществляются циклично по строго определенному порядку. При этом, как правило, время цикла составляет продолжительность одной смены или сутки (при круглосуточной работе);
-неравномерный - характер изменения поступления сточных вод в систему водоотведения и концентрации загрязнений изменяются по непредсказуемой.
8
1. Равномерный режим
СВВеn
t
|
3. Циклический режим |
СеВВn |
t c ir |
|
t |
2. С залповыми сбросами |
СеВВn |
t z |
t |
4. Незакономерный режим |
СеВВn |
t |
С точки зрения оптимальным для работы очистных сооружений является равно-
мерный режим поступления сточных вод и загрязнений.
1.5 Определение расчетных расходов сточных вод
1.5.1 Определение расходов производственных сточных вод: Расчетным расходом для ПП являются:
-от технологического оборудования – максимально-секундный;
-от ряда технологических установок (или цеха) – максимально-часовой;
-от ряда цехов (от всего промышленного предприятия) – максимально-часовой, определяемый по совмещенному графику поступления СВ в систему водоотведения от отдельных цехов.
1.5.1.1. Определение расходов производственных сточных вод:
Суточное количество сточных вод, м3/сут.:
9
qd" = qc × P ,
где qc – норма водоотведения, т.е. количество воды, необходимое организации производственного процесса производства 1 единицы (или 1 единицы учета) продукции, определяемая по Справочнику СЭВ ВНИИ ВОДГЕО или по данным технологов;
Р - производительность предприятия в сутки. Максимально-часовой приток сточных вод, м3/ч.:
qh max |
= |
qs × Pmax × Kп |
, м3/час |
|
Т |
||||
|
|
|
Максимально-секундный приток сточных вод, л/с.:
q r |
= |
q h max |
, |
|
|||
|
3,6 |
|
Kп – коэффициент неравномерности потребления воды в технологическом процес-
се (и соответственно коэффициент неравномерности сброса СВ).
K п = q h max
q hmid
Зависит от отрасли промышленности и применяемых технологических процессов.
Например: Кмп металлург. 1,1 – 1,3 ( равномерность охлаждения)
Кпп пищевая 1,8 – 2,5 ( неравномерность потребления на мойку посуды)
1.5.1.2.Определение расходов хозяйственно-бытовых сточных вод (хозяйст-
венно-бытовых и душевых):
Хозяйственно-бытовые сточные воды:
qhs max = |
qsбч × Nmaxx |
× Kпх + qsбг × Nmaxг × Кпг |
м3/г |
|
|
Т ×1000 |
|||
|
|
|
||
где qsбх и qsбг - норма водоотведения на 1-го работающего на предприятиях соот- |
||||
ветственно в холодных и горячих цехах; |
N х |
и N г - количество работающих в холодных и |
||
горячих цехах (по каждой смене); К х и |
К г |
- коэффициенты неравномерности сброса СВ |
||
|
п |
п |
|
|
соответственно холодных и горячих цехов.
qr = qh max л/с
3,6
Душевые сточные воды:
qd∂ = 500× m ×Cm , м3/сут
1000
10
где 500 (л/с) – норма водоотведения, приходящаяся на 1 душ.сетку m – количество душевых сеток
Сm – количество смен
m = |
N max |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||
Nmax – количество рабочих |
||||||||||
n – |
количество рабочих, приходящихся на 1 душ. сетку (зависит от вида технологи- |
|||||||||
ческого процесса n = 3, 5, 7, 12) |
|
|||||||||
q |
∂ |
|
= |
|
500 × m × 45 × Kn∂ |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
, м /ч |
|||
|
|
1000× 60 |
|
|||||||
h max |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
∂ |
= |
|
q |
∂h max |
|
|
|
||
q r |
|
|
|
|
|
л/с |
|
|||
3.6 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1.5.1.3. Определение расходов поверхностно-ливневых сточных вод:
Расход поверхностно-ливневых сточных вод определяется количеством попадающих на территорию предприятия дождей:
|
q = |
Zmid × A1.2n × F |
л/с |
|
|
||
|
|
t1.2n−0.1 |
|
где Zmid – коэффициент стока территории п/п (по СНиП) |
|||
А – |
параметр, характеризующий интенсивность и повторяемость дождя (по месту |
||
расположения населенного пункта в котором находится промышленное предприятие) |
|||
F – |
площадь территории промышленного предприятия |
||
t – |
продолжительностьдобегания дождя до рассматриваемого расчетного створа, |
||
сек. |
|
|
|
n – |
параметр, определяемый по СНиП (1) |
||
|
|
q2дожд = β ×qd |
b - коэффициент, учитывающий увеличение пропускной способности сети за счет напорного режима работы дождевой сети.
1.5.1.4 Расчетный расход промышленного предприятия определяется с учетом: а) условий формирования СВ; б) принятой системы водоотведения промышленного предприятия.
При общесплавной системе:
q'r = qr' + qбr + q∂r + qдождr
При раздельной системе: