1.2.Требования к необходимой степени очистки сточных вод.

Определение необходимой степени очистки сточных вод

При определении необходимой степени очистки надо руководствоваться «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами», рекомендациями Санитарного института им. Эрисмана и Научно-исследовательского института ВОДГЕО.

Необходимая степень очистки определяется по обще-санитарным показателям вредности (биологическая потребность в кислороде (БПК), кислород, взвешенные вещества) и по токсическим веществам.

При определении степени очистки задача сводится к нахождению предельно допустимых концентраций загрязнений сточных вод, с которыми они могут быть выпущены в водоемы. Зная концентрацию загрязнений в исходной сточной воде и определив допустимую концентрацию, можно найти необходимую степень очистки, %:

Величина предельно допустимых концентраций загрязнений будет зависеть: от расходов реки и сточной воды, коэффициента смешения, нормативов по охране водоемов, концентрации загрязнений воды в водоемах, характера использования водоема.

«Правила охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами» нормируют в водоеме концентрацию загрязнений в расчетном створе. Расчетный створ для проточных водоемов принимается ниже выпуска сточных вод у ближайшего пункта водопользования, причем на 1 км выше этого пункта по течению реки (рис. 1). Расчетный створ для непроточных водоемов принимается на 1 км слева и справа от пункта пользования.

Для определения концентраций загрязнений составляется уравнение баланса этих загрязнений при сбросе сточных вод в водоем

,

где Q_ст и Q_р – расходы речной и сточной воды, м³/с; С_р – концентрация вредного вещества в реке, мг/л; С_ПДК – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воде водоема, мг/л; С_доп – допустимая концентрация вредного вещества в сбрасываемой в водоем сточной воде;  – коэффициент смешения.

Рис. 1. Схема баланса примесей при сбросе сточных вод в водоем:

ОС – очистные сооружения; НП – населенный пункт

Допустимая концентрация по общесанитарному показателю вредности, мг/л,

.

Допустимая величина по БПК, мг/л,

,

где L_доп – допустимая величина БПК_полн в сточной воде, сбрасываемой в водоем, мг/л; L_ – БПК_полн смеси речной воды и сточной в расчетном створе, мг/л (табл. 1, 2);  – время движения воды до расчетного створа, сут; k – константа скорости потребления кислорода (при температуре 20 °С k=0,1).

Допустимая концентрация взвешенных веществ, мг/л,

где С_ПДК – допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в расчетном створе, мг/л (табл. 1, 2).

Таблица 1. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов питьевого и культурно-бытового водопользования

Показатели состава и свойств воды водоема	Категории водопользования
	Для хозяйственно-питьевого водоснабжения	Для купания, спорта и отдыха населения, а также водоемы в черте города
Взвешенные вещества	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться больше чем на:
	0,25 мг/л	0,75 мг/л
Плавающие примеси	На поверхности водоемов не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел и скопление других примесей
Ядовитые вещества	Не должны содержаться в концентрациях, которые могут оказать прямо или косвенно вредное действие на организм и здоровье людей
Запахи и привкусы	Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов
Температура	Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению с среднемесячной температурой самого жаркого месяца года за последние 10 лет
Активная реакция	Не должна выходить за пределы 6,58,5 рН
Минеральный состав	Не должен превышать по полному остатку 1000 мг/л; в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л
Растворенный кислород	Не должен быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 часов дня
Биохимическая потребность в кислороде	Полная потребность воды в кислороде при 20 °С не должна превышать:
	3 мг/л	6 мг/л
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбцах:
	20 см	10 см

Таблица 2. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей

Показатели состава и свойства воды	Категории водопользования
	Водоемы, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб		Водоемы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей
Взвешенные вещества	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на:
	0,25 мг/л	0,75мг/ л
Биохимическая потребность в кислороде	Полная потребность воды в кислороде (при 20 °С) не должна превышать:
	3 мг/ л	3 мг/ л
Растворенный кислород	В летний период во всех водоемах концентрация кислорода должна быть не ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня
Температура	Температура воды не должна повышаться в летний период больше чем на 3^°С, а в зимний – больше чем на 5^°С.
Активная реакция	Не должна выходить за пределы рН=6,58,5
Плавающие примеси	На поверхности не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и др.
Окраска, запахи, привкусы	Вода не должна приобретать посторонних запахов, привкусов, окраски и сообщать их мясу рыб
Ядовитые вещества	Не должны содержаться в концентрациях, могущих оказать прямо или косвенно вредное воздействие на рыб и водные организмы

Таблица 3. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов и в сточной воде перед биологической очисткой

Наименование вещества	ПДКх/п, мг/л	ПДКр/х, мг/л	ПДКб.о.с, мг/л	Эб.о.с, мг/л
Железо (Fe^2+; Fe^3+)	0,5	0,5	0,5	–
Медь	0,1	0,001	0,2	80 %
Мышьяк	0,05	0,05	0,2	50 %
Никель	0,1	0,01	0,1	50 %
Свинец	0,1	0,1	0,8	50 %
Кадмий	0,1	0,01	0,005	50 %
Цинк	1,0	0,01	1,0	70 %
Хлор свободный	Отсутс.	–	0,3	–
Хром: Сr^3+ Cr^6+	0,5 0,1	– 0,001	2,7 0,1	80 % –
Нефть и нефтепродукты	0,3	0,01	25	90 %

Примечание: в таблице приведены предельно допустимые концентрации по некоторым веществам; полный перечень – в правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Определение расчетных расходов и концентраций загрязнений в смешанном потоке сточных вод. Определение коэффициента смешения

Для расчета схемы очистных сооружений необходимо знать среднесуточный, среднечасовой, максимально часовой, максимально- и минимально-секундные расходы сточных вод. Расчетные расходы должны определяться по суммарному графику притока сточных вод как при подаче их насосными станциями, так и при самотечном их поступлении.

1. Среднесуточный расход сточных вод, м³/сут,

Q_ср.сут =Q _{ср. сут,1} + Q_{ср. сут,2 ……}Q_{ср. сут,n},

где Q _{ср. сут,1}; Q_{ср. сут,2}; Q_{ср. сут,n} – среднесуточные расходы сточных вод отдельных потоков.

2. Среднечасовой расход, м³/ч,

,

где  – время работы предприятия в сутки, ч.

3. Максимально-часовой расход, м³/ч,

,

где ;

и т.д.

Здесь k_ч1, k_ч2 … k_ч,n – часовые коэффициенты неравномерности отдельных потоков сточных вод.

4. Максимально-секундный расход, л/с,

.

5. Определение концентраций загрязнений в смешанном потоке сточных вод, мг/л:

где Q₁, Q₂, Q_n – количество сточных вод отдельных потоков; С₁, С₂, С_n – концентрации загрязнений сточных вод отдельных потоков.

При выпуске сточных вод в проточный водоем полного смешения не происходит. Фактически в смешении участвует только часть расходов реки. Степень смешения будет зависеть от соотношения расходов речной и сточной воды, от скорости течения в реке, ее глубины, извилистости, от устройства выпуска сточных вод и расстояния от шеста выпуска до расчетного створа.

Для более точного учета расхода реки, участвующего в смешении со сточной водой, вводят так называемый коэффициент смешения

,

где  – коэффициент смешения; – расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа, принимаемого в одном километре до пункта ближайшего водопользования, м; е – основание натурального логарифма;  – коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов; Q_ст и Q_р – расходы речной и сточной воды, м³/с.

,

где  – коэффициент извилистости реки;  – коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (для берегового выпуска ‑ 1; для выпуска в фарватер – 1,5); Е – коэффициент турбулентной диффузии водоема, м.

Для равнинных рек Е находят по формуле Потапова

,

где V_ср – средняя скорость в реке, м/с; Н_ср – средняя глубина