Расчетная работа № 2
Цель работы: ознакомиться с условиями выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию, научиться определять необходимую степень очистки сточных вод, отводимых в водный объект.
Задание к работе:
1. Ознакомиться с теоретическим материалом.
2. На основе данных таблиц 3.1, 3.2, 3.3 определить необходимую степень очистки производственных сточных вод по взвешенным веществам, содержанию загрязняющих веществ, температуре.
Основные положения:
При определении необходимой степени очистки сточных вод, отводимых в водный объект, производят расчет по количеству взвешенных веществ, по величине БПКполн, по потреблению сточными водами растворенного кислорода, по температуре воды, по допустимым концентрациям вредных веществ, по допустимому содержанию кислот и щелочей в спускаемых сточных водах, и некоторым другим показателям. Рассмотрим основные формулы, используемые для этих расчетов.
Связь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы и необходимой степенью их очистки определяется из следующего выражения:
Сст • q + Сф • γ • Q < (γ • Q + q) • Спдк (4.1)
где Сст — концентрация вредного вещества в сточных водах, при которой не будут превышены ПДК в водном объекте; Сф — концентрация этого же вредного вещества в воде водоема выше места выпуска; Спдк — предельно допустимое содержание вредного вещества в воде водоема; Q — расчетный расход воды в реке 95% обеспеченности (м3/с); q — расчетный расход сточных вод (м3/с), γ — коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме смешивается со сточными водами в расчетном створе. Коэффициент смешения определяется по формуле:
| γ = | 1 – exp(-α 3√L) | ||||||||||
| 1 + (Q/q) ● exp(-a 3√L) | |||||||||||
| где: L - | длина русла от места выпуска сточных вод до контр. створа (м) | ||||||||||
| a - | коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения, определяется по формуле: | ||||||||||
| a = ζ ● φ ● 3√E/q | |||||||||||
| где: ζ - | коэффициент, учитывающий место расположения выпуска, для руслового выпуска (в стрежень реки) равен 1,5; при выпуске у берега 1 | ||||||||||
| φ - | коэффициент извилистости русла (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой) | ||||||||||
| E - | коэффициент турбулентной диффузии (м2/с), определяется по формуле: | ||||||||||
| E = | Hср ● v ср | ||||||||||
где: Hср – ср. глубина реки (м), v ср - средняя скорость течения воды в реке (м/с)
Из формулы (4.1) можно получить значение концентрации вредного вещества в сточных водах, которая должна быть достигнута в результате их очистки:
Сст < γ • Q /q • (Спдк – Сф) + Спдк (4.2)
Рассмотрим подробнее методы расчета необходимой степени очистки СВ:
· Расчет необходимой степени очистки сточных вод по концентрации взвешенных веществ
Допустимое содержание взвешенных веществ т, г/м3 в спускаемых в водотоки сточных водах определяется из следующего выражения:
γ •Q • b + q m = (γ • Q + q) (p + b)
откуда m = p (γ • Q /q + 1) + b
где р — допустимое по санитарным правилам увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, b — содержание взвешенных веществ в водоеме до спуска сточных вод, мг/л.
Требуемая степень очистки по взвешенным веществам D (%) определяется из следующего выражения:
где С — количество взвешенных веществ в сточной воде до очистки, мг/л.
· Расчет максимальной температуры сточных вод
Для водотоков указанная характеристика рассчитывается следующим образом:
Тст = (γ • Q /q + 1) ΔТ + Тф
где Тст —максимальная температура спускаемых сточных вод; Тф — максимальная температура воды водоема до места выпуска сточных вод в летнее время; ΔТ —допустимое повышение температуры воды водоема.
· Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации растворенных вредных веществ
При расчете сброса сточных вод определяется значение Сст, обеспечивающее нормативное качество в контрольном створе по формуле:
Сст = n ● (СПДК - Сф) + Сф
где: n - кратность разбавления сточных вод водой реки; СПДК - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/л; Сф -фоновая концентрация загр. вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, мг/л.
Определение кратности разбавления сточных вод водой реки производится по формуле:
| n = | γ ● Q + q |
| q |
где: γ - коэффициент смешения, Q — расчетный расход воды в реке 95% обеспеченности (м3/с); q — расчетный расход сточных вод (м3/с),
При Сф примерно равным ПДК сброс сточных вод с Сст>ПДК недопустим.
Необходимую степень очистки можно определить по следующей формуле:
δ = (Свх – Сст)/Свх 100%
где Свх – концентрация ЗВ в сточных водах до очистки, (мг/л)
Таблица 3.1
Исходные данные
| № | ||||||||
| Q | 63,4 | 120,7 | 73,7 | 112,5 | 63,4 | 78,2 | 73,5 | 61,2 |
| v | 0,34 | 0,52 | 0,37 | 0,39 | 0,38 | 0,32 | 0,36 | 0,35 |
| H | 1,27 | 2,1 | 1,35 | 1,8 | 1,32 | 1,26 | 1,15 | 1,29 |
| Тф | 13,2 | 15,6 | 10,5 | 16,1 | 11,3 | 9,8 | 22,1 | 23,0 |
| φ | 1,5 | 1,04 | 1,7 | 1,02 | 1,4 | 1,09 | 1,2 | 1,01 |
| q | 2,12 | 3,47 | 2,72 | 3,02 | 2,09 | 2,41 | 2,71 | 2,00 |
| № | ||||||||
| Q | 43,1 | 28,1 | 21,7 | 31,8 | 22,3 | 25,1 | 28,8 | 20,8 |
| v | 0,38 | 0,26 | 0,2 | 0,17 | 0,21 | 0,21 | 0,19 | 0,19 |
| H | 1,1 | 0,98 | 1,1 | 1,2 | 0,9 | 1,1 | 0,87 | 1,1 |
| Тф | 16,7 | 15,9 | 14,5 | 12,4 | 21,5 | 18,2 | 9,2 | 17,6 |
| φ | 1,03 | 1,01 | 1,03 | 1,04 | 1,02 | 1,05 | 1,05 | 1,03 |
| q | 3,47 | 2,72 | 2,12 | 3,02 | 2,09 | 2,41 | 2,71 | 2,00 |
Таблица 3.2
Фоновая концентрация загрязняющего вещества выше выпуска СВ, Сф мг/л
| вариант | ||||||||
| Взв. вещества - b | ||||||||
| Этиленгликоль | 0,01 | 0,3 | 0,05 | 0,0 | 0,09 | 2,1 | 0,3 | 1,5 |
| Глицерин | 0,0 | 0,0 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | 0,0 | 0,3 | 0,2 |
| Диметилформамид | 9,8 | 0,0 | 0,1 | 0,5 | 2,8 | 3,4 | 0,9 | 8,1 |
| Толуол | 0,4 | 0,0 | 0,1 | 0,09 | 0,2 | 0,4 | 0,3 | 0,25 |
| Щавелевая кислота | 0,2 | 0,0 | 0,2 | 0,1 | 0,3 | 0,4 | 0,1 | 0,0 |
| Натрий фосфорнокислый | 3,2 | 0,5 | 0,1 | 0,6 | 2,8 | 3,1 | 2,6 | 1,2 |
| Сульфаты | ||||||||
| Хлориды | ||||||||
| вариант | ||||||||
| Взв. вещества - b | ||||||||
| Цианиды | 0,0 | 0,05 | 0,06 | 0,09 | 0,0 | 0,04 | 0,07 | 0,03 |
| Роданиды | 0,0 | 0,06 | 0,01 | 0,03 | 0,06 | 0,0 | 0,08 | 0,09 |
| Медь | 0,0 | 0,9 | 0,1 | 0,5 | 0,3 | 0,8 | 0,6 | 0,4 |
| Цинк | 0,2 | 0,6 | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 0,2 | 0,6 | 0,4 |
| Никель | 0,0 | 0,05 | 0,09 | 0,06 | 0,03 | 0,04 | 0,07 | 0,08 |
| Железо | 1,0 | 0,3 | 0,5 | 0,1 | 0,05 | 0,9 | 0,1 | 0,02 |
| Сульфаты | ||||||||
| Хлориды |
Таблица 3.3
Концентрация примеси на входе, Свх мг/л
| вариант | ||||||||
| Взв. вещества - С | ||||||||
| Этиленгликоль | 0,6 | 1,1 | 1,3 | 0,7 | 0,9 | 0,4 | 0,8 | 1,0 |
| Глицерин | 0,04 | 0,06 | 0,1 | 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,02 | 0,04 |
| Диметилформамид | 4,0 | 3,4 | 4,6 | 4,1 | 4,0 | 3,8 | 4,2 | 5,0 |
| Толуол | 0,03 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | 0,07 | 0,01 | 0,09 | 0,02 |
| Щавелевая кислота | 2,0 | 1,6 | 2,8 | 1,2 | 2,2 | 2,5 | 1,7 | 2,1 |
| Натрий фосфорнокислый | 0,5 | 0,8 | 0,2 | 0,6 | 0,9 | 0,3 | 0,5 | 0,07 |
| Сульфаты | 19,2 | 23,7 | 8,2 | 25,6 | 19,2 | 55,1 | 14,6 | 48,9 |
| Хлориды | 59,7 | 105,7 | 41,4 | 31,7 | 59,8 | 59,6 | 30,3 | 59,0 |
| Температура СВ | 25,3 | 31,0 | 21,6 | 18,9 | 20,0 | 24,3 | 26,1 | 18,2 |
| Продолжение таблицы 3.3 | ||||||||
| вариант | ||||||||
| Взв. вещества - С | ||||||||
| Цианиды | 42,3 | 92,1 | 5,2 | 28,1 | 43,5 | 2,8 | 35,2 | |
| Роданиды | 6,2 | 1,7 | 4,2 | 2,8 | 3,5 | 4,7 | 4,2 | 4,1 |
| Медь | 1,2 | 15,1 | 20,1 | 19,5 | 24,9 | 11,5 | 11,4 | 28,0 |
| Цинк | 12,3 | 10,9 | 81,7 | 28,3 | 17,3 | 12,7 | 16,7 | 21,1 |
| Никель | 0,8 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 1,0 | 1,2 | 1,3 | 0,53 |
| Железо | 5,1 | 1,8 | 0,5 | 0,9 | 71,5 | 8,2 | 8,9 | 22,8 |
| Сульфаты | 33,5 | 146,2 | 213,5 | 95,6 | 18,7 | 123,4 | 56,5 | 21,6 |
| Хлориды | 81,2 | 17,6 | 27,8 | 52,6 | 251,4 | 29,3 | 39,4 | 292,6 |
| Температура СВ | 21,2 | 30,1 | 24,3 | 25,1 | 26,4 | 19,2 | 17,8 | 19,6 |
Контрольные вопросы:
1. Какие требования предъявляются к качеству производственных сточных вод, отводимых в городскую канализацию? В природные водные объекты?
2. Как рассчитывается необходимая степень очистки производственных сточных вод?