4

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра геоэкологии

Лабораторная работа № 4

«Расчет требуемой степени очистки производственных стоков»

Вариант 13

Выполнил студент группы ГГ-09-1 ________________ /Мухаметов А.Ф./

(подпись)

Проверил аспирант ________________ /Стриженок А.В./

(подпись)

Санкт-Петербург

2013 год

Цель работы – Оценка требуемой очистки сточных вод (СВ) позволяет сделать обоснованный выбор типа и мощности очистных сооружений, вариантов размещения оголовков выпуска (у берега или в стрежень) и их конструктивных особенностей.

Задание на расчёт:

По исходным данным определить требуемую степень очистки производственных стоков с максимальным расходом Q_макс, содержащих ЗВ с концентрацией С_исх, фоновым загрязнением 20% от ПДК ЗВ. Глубина реки h, минимальный расход воды Q_мин, скорость потока ν_п, скорость истечения стоков ν_с. Створ водопользования находится от места выпуска на расстоянии ℓ_п по прямой и ℓ_ф по фарватеру. Отношение расчетного диаметра струи к диаметру оголовков равно d, плотности стоков и воды в потоке равны единице.

Створ водопользования совпадает со створом полного разбавления. Дать оценку каждому варианту выпуска и обосновать инженерные решения по защите водоема от загрязнения, превышающего ПДК.

Исходные данные к работе:

Таблица 1

Вариант	Загрязняющее вещество	Qmax, м^3/с	Qmin, м^3/с	Vc, м/с	Vn, м/с	h, м	la, км	lф, км	Cисх, мг/л	d	CПДК, мг/л
9	Глицерин	1	110	2,7	0,45	4,2	3,2	7	120	3	0,1

Методика расчета

Промышленное предприятие через очистные сооружения сбрасывает сточные воды в водоем (рис.1)

I

Рис.1. Ситуационная схема для расчета условий сброса сточных вод.

Пояснение к рис.1.

«ПП» – промышленное предприятие,

«ОС» – очистные сооружения.

«О-О» – "нулевой" створ, где производится сброс сточных вод,

«I-I» – "расчетный" створ, начиная с которого воды водного объекта должны отвечать санитарным требованиям для данного вида водопользования.

«С_сбр». – концентрация загрязняющих веществ в сточной воде, подлежащей сбросу.

Участок водоема от места выпуска стоков условно делят на зоны: 1) начального разбавления, в которой скорости истечения стоков (_с) существенно выше скорости потока воды (ν_п); 2) основного разбавления, в которой ν_с=ν_п и перемешивание стоков идет за счет турбулентной диффузии; 3) зона самоочищения, которую в расчетах не учитывают. Общее разбавление СВ определяют как произведение кратности начального и основного разбавлений (n_H и n_o), являющихся результатом перемешивания стоков в 1 и 2 зонах.

Значение n_Н определяют по формуле:

где d- отношение расчетного диаметра струи к диаметру выпускного отверстий;

m – безразмерный коэффициент, величину которого находят по формуле:

где Р_П и Р_с – плотности соответственно потоков воды и СВ, принимаемые обычно равными единице.

Значение n_о рассматривают как обратную величину коэффициента смешения , определяемого по формуле:

где ℓ_ф- расстояние от выпуска СВ до створа водопользования по фарватеру, км; - безразмерный коэффициент, учитывающий гидрологические особенности водоема. Значение «» находят по формуле:

для условий задания «Д» - коэффициент турбулентной диффузии вычисляют по формуле:

где h – глубина водоема, м.

Расчетную концентрацию ЗВ (С_р, мг/л) после полного перемешивания находят по формуле:

где С_исх – концентрация ЗВ в неочищенных стоках, мг/л.

Требуемая степень очистки Э₀ определяется по формуле:

· 100%

Значение ПДК данного ЗВ берут из сборника, при наличии фонового загрязнения С_ПДК уменьшается на величину фоновой концентрации данного ЗВ.

Результаты расчетов:

1.Расcчитали m – безразмерный коэффициент, для того чтобы потом можно было посчитать начальное разбавление n_н:

2.Рассчитали начальное разбавление n_н:

3. Рассчитали коэффициент турбулентной диффузии Д и коэффициент извилистости водотока f для того чтобы можно было найти безразмерный коэффициент , учитывающий гидрологические особенности водоема:

4.Рассчитали безразмерный коэффициент α, учитывающий гидрологические особенности водоёма:

( у берега)

( в стрежень)

5.Расчитали коэффициент смешения :

( у берега )

( в стрежень)

6.Расчитали общее разбавление на участке реки l метров

( у берега)

(в стрежень)

7.Рассчитали расчетную концентрацию ЗВ (С_р, мг/л) после полного перемешивания:

(у берега)

( в стрежень)

, следовательно, требуемая степень очистки определяется по формуле:

=20% от

=0,02

Для сброса у берега:

Для сброса в стрежень:

В результате расчёта концентрации загрязняющих веществ видно, что меньшая концентрация ЗВ в водоёме возникает при сбросе ЗВ в стрежень, следовательно в данном случае потребуется наименьшая степень очистки (86,7%) от загрязняющего вещества, а следовательно и наименьшие затраты. Сброс в стрежень наиболее предпочтительнее, чем сброс у берега.

Вывод: В данной лабораторной работе были рассчитаны nн начальное разбавление nн, коэффициент смешения , расчетная концентрация ЗВ (Ср, мг/л) после полного перемешивания. Было получено, что . То есть, необходимо проводить мероприятия по очистке сточных вод. Для очистки сточных вод применяют биологический метод. Биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов В настоящее биологической очистке подвергается большинство промышленных и бытовых сточных вод перед их сбросом в водоемы. Принцип биологической очистки стоков состоит в том, что при некоторых  условиях микробы способны расщеплять органику до простых веществ, таких как вода, углекислый газ, т.д. Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. В обоих случаях органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т.п. ) и превращаются в минеральные вещества. Большой интерес для очистки воды представляют высшие водные растения: тростник, камыш, уруть, ряска и другие. Способность этих растений к накоплению и трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В качестве искусственных сооружений биологической очистки сточных вод могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках сточные воды обрабатываются микроорганизмами. Разновидности этих сооружений чаще всего применяют на очистных сооружениях, куда не поступают промстоки. Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары, разделенные перегородками на отдельные коридоры. Сточная вода, пройдя механическую очистку, смешивается с возвратным активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает во вторичный отстойник. Биофильтры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной формы, которые заполняются загрузочным материалом. Объемный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака, засыпается слоем высотой 2-4 м. Плоскостной материал выполняется в виде жестких (кольцевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофильтра слоем 8 м.

Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения в сточных водах болезнетворных бактерий. Поэтому после нее воду дезинфицируют жидким хлором или хлорной известью, озонированием, ультрафиолетовым излучением, электролизом или ультразвуком.