7. Расчет степеней очистки сточных вод на очистных сооружениях и составление комплекса мероприятий по доведению загрязненных вод до норм водопользования

Задания:

Пользуясь материалами по химическому составу сточных вод и естественных (речных) вод, рассчитать степени:

1. Разбавления сточных вод речными водами;

2. очистки сточных вод от взвешенных наносов, от кислоты, от вредных веществ;

3. очистки смеси речной воды и сточных вод и отдельно сточных вод по биохимической потребности в кислороде (БПК);

4. определить максимально допустимую к сбросу температуру сточных вод;

5. используя полученные данные составить комплекс мероприятий по доведению загрязненных вод до норм водопользования.

Исходные данные:

№ п/п	Параметры сточных и речных вод	Вариант
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Сточные воды:
1	Расход сточных вод, g, м^3/с	3	2,5	3,5	4	4,5	10	15	20	18	5
2	Концентрация взвешенных веществ, Сст^взв, мг/л	185	220	210	200	215	195	195	240	190	320
3	Время протекания воды от места сброса до расчетного створа, T, сут.	0,3	1	0,7	0,8	1,2	1,5	2,0	2,5	0,5	1,25
4	БПК сточной воды, Lст, мг/л	89	130	220	400	250	420	600	310	160	320
5	Содержание кислоты в сточных водах, Ск, мг-экв/л	78	350	56	35	210	70	270	75	220	95
6	Температура сточных вод, t, ºС	38	30	27	32	31	40	39	32	36	21
7	Содержание вредных веществ, мг/л: мышьяк ртуть свинец кадмий цинк фтор аммиак нитраты нефть многосернистая фенол бензол	0,06 0,05 0,5 - 2,1 1,5 2 13 0,07 0,2 -	0,07 0,01 0,2 - 1,5 2,1 - 12 0,09 0,2 -	- 0,06 0,03 0,02 1,2 2,6 3,5 10 0,2 0,5 0,6	0,04 - - - 1,8 2,4 6,0 15 3,0 0,7 0,4	0,01 1,2 2,1 1,7 4,0 1,2 2,0 16 0,5 - -	0,02 1,6 3,0 1,0 5,0 2,8 5,0 10 1,5 0,05 1,0	0,8 0,3 1,0 1,5 3,0 2,0 - 9 2,5 0,5 2,0	0,5 - 0,7 3,0 2,5 1,8 - 20 0,8 1,0 -	0,9 - - 1,5 5,0 2,6 3,5 6 0,5 0,6 0,1	1,0 0,6 - - 2,4 1,8 10 7 0,6 - 0,8
	Речные воды:
8	Расход воды, Q, м^3/с	36	70	102	87	150	200	520	560	280	162
9	Концентрация взвешенных веществ до сброса сточных вод, Св^взв, мг/л	6	10	12	4	7	11	13	10,5	9,5	11,5

Продолжение таблицы

10	Коэффициент смешения, j	0,3	0,25	0,35	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,4	0,5
11	БПК речных вод, Lв, мг/л	2,2	1,8	2,1	2,2	1,7	2,5	2,4	2,6	2,2	2,0
12	Содержание раствор. кисл. в речной воде до сброса сточных вод, Ов, мг/л*	7,5	8,0	8,5	8,0	7,5	8,2	7,2	6,5	9,5	9,0
13	рН	7,0	7,2	6,9	7,8	7,3	6,8	8,0	8,2	6,6	7,8
14	Щелочность, мг/л	3,0	3,0	5,0	3,0	7,0	6,0	4,0	5,0	6,0	4,0
15	Максимальная температура воды до спуска сточных вод, tмакс, ºС	19	17	16	22	18	15	20	19	14	13
16	Содержание вредных веществ, мг/л мышьяк ртуть свинец кадмий цинк фтор аммиак нитраты нефть многосернистая фенол бензол	- 0,002 0,001 0,06 0,05 0,7 0,3 2,0 - - 0,2	- - 0,005 0,001 0,02 1,2 0,4 4,0 - - -	0,02 - - - 0,005 0,8 0,01 3,0 - - 0,05	- 0,001 - 0,003 - 0,5 0,5 1,5 0,001 0,0005 -	-0,001 0,005 0,001 - 0,4 - 1,8 0,01 - 0,03	- - 0,005 0,002 0,01 0,8 0,05 3,0 - - -	- - 0,006 0,003 0,02 1,2 - 2,0 0,01 - -	0,02 - 0,03 - 0,05 0,8 0,2 2,0 - - -	0,03 - 0,01 - 0,06 1,2 0,03 0,6 0,01 - -	1,0 0,001 - 0,003 0,01 1,0 0,01 2,0 0,05 - -

*ПДК растворенного кислорода в расчетном створе реки после сброса сточных вод

Lдоп= 4 мг/л

Одоп= 2 мг/л

1. При определении возможности сброса сточных вод проектируемого предприятия в водный объект, прежде всего, рассчитывают степень разбавления сточных вод речной водой:

n = ,

где n – степень разбавления сточных вод речной водой; Q – расход воды реки (м³/с); g – расход сточных вод (м³/с); j – коэффициент смешения.

2. Степень очистки сточных вод от взвешенных веществ вычисляется по формуле:

Эвзв = ,

где Сст^взв – концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки (мг/л); Со^взв – концентрация взвешенных веществ в сточных водах перед сбросом в реку (мг/л).

Со^взв = Св ^взв + n· Сдоп,

где Св^взв – концентрация взвешенных веществ в речной воде до сброса сточных вод (мг/л); Сдоп – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в реке после сброса сточных вод: для водоемов хозяйственно-питьевого водоснабжения - 0,25 мг/л, а для рыбохозяйственных водоемов и водоемов культурно-бытового пользования – 0,75 мг/л.

При расчетах по очистке сточных вод от кислоты необходимо учитывать требование: реакция (рН) в воде водоемов не должна выходить за пределы 6,5-8,5. Допустимую концентрацию кислоты в сточных водах находится по формуле:

Ск ^доп = (n – 1)· Х_к,

где Х_к – максимальное количество кислоты, которое может быть добавлено к 1 л речной воды (мг-экв/л) находят по графику С.Н. Черкинского.

Необходимая степень очистки сточных вод от кислоты определяется по формуле:

Э_к = ,

где Ск – содержание кислоты в сточных водах (мг-экв/л).

Если в сточных водах содержится несколько вредных веществ, то все компоненты, имеющиеся в сточных водах, разбиваются на группы с одинаковым лимитирующим показателем вредности. Затем определяем сумму отношений концентраций веществ каждой группы в сточных водах к их предельно допустимым концентрациям (ПДК):

= C_ст.

После этого подсчитываем сумму отношений концентраций этих же веществ в речной воде до спуска сточных вод к их ПДК:

= C_в.

Определяем необходимую степень очистки по формуле:

Эвр = ,

где n – степень разбавления сточных вод.

3. Концентрацию сточных вод, при которой БПК воды в реке ниже сброса будет соответствовать принятым нормам, находят по формуле:

Lо = ,

где n – степень разбавления сточных вод речной водой; L_доп – предельно допустимое значение БПК смеси сточных вод и речной воды; L_в – БПК речной воды до сброса сточных вод т(мг/л); К₁ – константа скорости потребления кислорода сточными водами; Т – время протекания воды от места сброса до расчетного створа (сут).

Значение К₁ и величины 10^-К1t определяем по таблицам 44 и 45.

Если расчетное значение Lо больше фактического значения БПК сточных вод, то биологическая очистка сточных вод не требуется. Если же Lо меньше БПК сточных вод, то биологическая очистка перед сбросом в водный объект обязательна.

Необходимая степень очистки смеси сточных вод и речной воды по БПК определяется в этом случае по формуле:

Э_БПК = ,

где L_ст – полная биохимическая потребность сточной воды в кислороде (мг/л).

Формула для определения расчетной концентрации растворенного кислорода сточных вод имеет следующий вид:

О_р = ,

где Ор – расчетная концентрация растворенного кислорода сточной воды (мг/л); n – степень разбавления сточных вод речной водой; Ов – содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса сточных вод (мг/л); L_в – биохимическая потребность речной воды в кислороде (мг/л); Одоп – предельно допустимая концентрация растворенного кислорода (мг/л); 0,4 – коэффициент для перерасчета полного потребления кислорода в двухсуточное.

Необходимую степень очистки сточных вод по биохимической потребности в кислороде (БПК) определяют по формуле:

ЭБПК₁ = ,

где L_ст – полная биохимическая потребность сточной воды в кислороде (мг/л); Ор – расчетная концентрация растворенного кислорода в сточных водах (мг/л).

4. Расчет максимально допустимой температуры сточных вод производится с учетом санитарных требований: летняя температура речной воды не должна повышаться в результате сброса сточных вод более чем на 3ºС.

Максимально допустимую температуру сточных вод вычисляют по формуле:

tст = ,

где j – коэффициент смешения; Q - расход воды в реке (м³/с); g – расход сточных вод (м³/с); tдоп – допустимое повышение температуры (3 ºС); tмакс – максимальная температура воды в наиболее теплый летний месяц до спуска сточных вод (ºС).

Полученную величину сравнивают с температурой сточных вод. Если температура сточных вод меньше полученной расчетной, то специальных мер по снижению температуры сточных вод принимать не нужно. Если температура сбрасываемых вод больше расчетной, то требуется охлаждение их перед сбросом в реку.

5. После выполнения заданий, полученные результаты расчетов сводим в таблицу, анализируя которую составляем комплекс мероприятий по доведению сточных вод до нормативных величин.